特表 2021-515682 適応放射線治療のためのファントム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2021-515682(P2021-515682A)

(43)【公表日】2021年6月24日

(54)【発明の名称】適応放射線治療のためのファントム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20210528BHJP

【ＦＩ】

   A61N5/10 P

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】60

(21)【出願番号】特願2020-561048(P2020-561048)

(86)(22)【出願日】2019年4月23日

(85)【翻訳文提出日】2021年1月4日

(86)【国際出願番号】US2019028724

(87)【国際公開番号】WO2019212805

(87)【国際公開日】20191107

(31)【優先権主張番号】15/966,830

(32)【優先日】2018年4月30日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】517150065

【氏名又は名称】エレクタ、インク．

【氏名又は名称原語表記】ＥＬＥＫＴＡ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100087479

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 好人

(72)【発明者】

【氏名】マーグロ ニコレット パトリシア

(72)【発明者】

【氏名】ハン シャオ

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AE01

4C082AJ07

4C082AJ08

4C082AJ14

4C082AN03

4C082AR02

(57)【要約】

変形可能な放射線治療ファントムは、患者の医用画像に基づいて、付加製造プロセスを用いて製造することができる。変形可能なファントムは、放射線量分布を測定するための線量計を含むことができる。スマート材料は、印加された刺激に応じて変形する。とりわけ、ファントムは、放射線治療の治療計画である放射線量の歪みの検証、患者の最大許容変形量の決定、放射線量の歪みの累積精度の検証、および変形可能な画像登録の検証などに使用することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線治療計画を検証する方法であって、
患者の関心領域の医用画像に基づいてファントムを作成又は製造するステップであって、前記関心領域は、放射線治療によって治療される標的領域と非標的領域とを含むステップと、
前記標的領域又は前記非標的領域の少なくとも１つの変形をモデリングするために前記ファントムを変形するステップと、
所定の放射線量に幾何学的変換を適用することにより、歪んだ放射線量を計算するステップであって、前記所定の放射線量は、前記関心領域に照射される放射線の空間的分布を定義するステップと、
前記歪んだ放射線量を提供するための放射線治療装置を構成するための放射線治療計画を生成するステップと、
前記放射線治療計画に従って前記放射線治療装置を操作することにより、放射線が前記変形されたファントムに照射されたときに前記変形されたファントムが受ける前記放射線量分布を測定するステップと、
前記測定された放射線量分布を前記所定の放射線量と比較することにより、前記放射線治療計画を検証するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１記載の方法において、
前記方法は、
前記放射線治療計画が有効である前記標的領域又は前記非標的領域の少なくとも１つの最大変形量を決定するステップ
を更に有する
ことを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１又は２記載の方法において、
前記ファントムは、外部刺激にさらされたときに形状の変化を示すスマート材料からなり、
前記ファントムを変形するステップは、前記スマート材料に外部刺激を加えることを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法において、
前記方法は、
前記ファントムを変形する前に、前記ファントムの画像を取得するステップと、
前記変形したファントムの画像を取得するステップと、
前記ファントムの画像と前記変形されたファントムの画像とに基づいて前記幾何学的変換を計算するステップと
を更に有する
ことを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項４記載の方法において、
前記ファントムの画像と前記変形されたファントムの画像は、それぞれ複数のボクセルを有し、
前記幾何学的変換を計算するステップは、変形可能な画像登録を実行して、前記ファントムの画像内の各ボクセルを前記変形されたファントムの画像内の対応するボクセルにマッピングする変形ベクトル場を計算することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法において、
前記ファントムは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法において、
前記ファントムを製造するステップは、前記ファントム内に複数の線量計を配置することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項8】

線量歪み又は他の線量マッピング技術を検証する方法であって、
患者の関心領域を表す第１の医用画像にアクセスするステップと、
前記第１の医用画像に第１の変形ベクトル場を適用することにより、第２の医用画像を生成するステップと、
前記第１の医用画像及び前記第２の医用画像にそれぞれ対応する第１のファントム及び第２のファントムを生成、取得、又は提供するステップと、
前記放射線治療装置を操作することにより、前記第１のファントム及び第２のファントムにそれぞれ放射線が照射されたとき、前記第１のファントム及び前記第２のファントムにより受けた対応する放射線量分布を測定するステップと、
検証されるべき線量歪み又は他の線量マッピング技術を用いて、前記第１のファントムを用いて測定された第１の放射線量分布に前記第１の変形ベクトル場を適用することにより、歪んだ放射線量を計算するステップと、
前記計算された歪んだ線量を、前記第２のファントムを用いて測定された第２の放射線量分布と比較することにより、前記線量の歪み又はマッピング技術の精度を検証するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項9】

請求項８記載の方法において、
前記第１のファントム及び前記第２のファントムの少なくとも１つは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とする方法。

【請求項10】

請求項８又は９記載の方法において、
前記第１のファントム及び前記第２のファントムの少なくとも１つを製造するステップは、前記第１のファントム及び前記第２のファントム内に複数の線量計を配置することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項11】

請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１の医用画像内の各ボクセルを前記第２の医用画像内の対応するボクセルにマッピングする前記第１の医用画像及び前記第２の医用画像への変形可能な画像登録を行い、そして、前記第２の変形ベクトル場を適用することにより歪んだ放射線量を計算することにより、第２の変形ベクトル場が生成される
ことを特徴とする方法。

【請求項12】

請求項１１記載の方法において、
前記線量歪み及び前記変形可能な画像登録の累積精度を検証するステップを有する
ことを特徴とする方法。

【請求項13】

放射線治療セッションを検証する方法であって、
患者の関心領域の医用画像に基づいてファントムを製造するステップであって、前記医用画像は、放射線治療計画に従って放射線治療装置を操作することにより、放射線が前記患者に照射される放射線治療セッションの前に取得されたものであるステップと、
前記放射線治療計画に従って前記放射線治療装置を操作することにより、放射線がファントムに照射されたときに前記ファントによる受ける前記放射線量分布を測定するステップと、
前記測定された放射線量分布を前記放射線治療セッション中に取得された線量測定値と比較することにより、前記放射線治療セッションを検証するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項14】

請求項１３記載の方法において、
前記ファントムは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とする方法。

【請求項15】

請求項１３又は１４記載の方法において、
前記ファントムを製造するステップは、前記ファントム内に複数の線量計を配置することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項16】

放射線治療の品質保証に用いるためのファントムであって、
前記ファントムは、
患者の標的領域を表す第１の部分と、
前記患者の非標的領域を表す第２の部分と
を有し、
前記第１の部分又は前記第２の部分の少なくとも１つは、外部刺激に曝されたときに形状の変化を示すスマート材料からなる
ことを特徴とするファントム。

【請求項17】

請求項１６記載のファントムにおいて、
前記ファントムは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とするファントム。

【請求項18】

請求項１６記載のファントムにおいて、
前記ファントムは、前記患者の関心領域の医用画像に基づいて、付加製造プロセスにより製造され、前記関心領域は、前記標的領域及び前記非標的領域を含み、前記ファントムの前記第１の部分及び前記第２の部分は、それぞれが、前記医用画像における前記標的領域及び前記非標的領域の形状によりそれぞれ定義されるそれぞれの形状を有する
ことを特徴とするファントム。

【請求項19】

請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載のファントムにおいて、
前記ファントムは、前記ファントム内に配置された複数の線量計を有する
ことを特徴とするファントム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権の主張）
［００１］
本出願は、２０１８年４月３０日に出願された米国出願第１５／９６６，８３０号の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる（技術分野）
［００１］
本開示は、一般に放射線治療に関する。より具体的には、本開示は、放射線治療における品質保証試験のためのファントムの使用に関するが、これに限定されるものではない。

【背景技術】

【0002】

［００２］
放射線治療（radiotherapy）としても知られる放射線療法（Radiation therapy）は、哺乳類（例えば、ヒトおよび動物）組織の腫瘍および他の病気を治療するために使用される。放射線治療セッションでは、高エネルギービームが外部から患者に向けて印加され、患者の標的部位に向けられたコリメート放射線ビームを生成する。標的は、放射線ビームが照射され、治療されるべき疾患器官または腫瘍を含む患者の身体の領域である。放射線ビームの配置と線量は、対象者が医師によって患者に処方された線量の放射線を確実に受けるように正確に制御されなければならない。ビームの配置は、周囲の健康な組織へのダメージを最小限に抑えるようにしなければならない。

【0003】

［００３］
ビーム配置の精度を向上させるための１つの方法は、意図された治療位置にある患者の１つまたはそれ以上の医用画像を取得することである。このような画像は、計画画像と呼ばれる。計画画像は放射線治療の治療セッションに先立って取得され、治療セッションの何日も前に取得されることが多い。

【0004】

［００４］
医師は計画画像を使用して、ＯＡＲと同様に標的を特定し、輪郭を描くことができる。輪郭付けは、手動、半自動、または自動で行うことができる。治療輪郭は、しばしば計画目標体積（ＰＴＶ）と呼ばれ、標的輪郭に加えて、顕微鏡的疾患や治療の不確実性を考慮した十分なマージンを含む治療輪郭が作成される。医師から放射線量が処方され、ＯＡＲや他の正常組織への線量を最小限に抑えながら、ＰＴＶに処方された線量を最適に照射する放射線治療計画が作成される。治療計画は、医師が手動で作成することもできるし、最適化技術を用いて自動的に作成することもできる。最適化技術は、臨床的および線量的目的および制約（例えば、腫瘍およびＯＡＲに対する放射線の最大線量、最小線量、および平均線量）に基づいていてもよい。

【0005】

［００５］
治療コースは、複数のフラクションにわたって所定の線量を送達するように開発されており、各フラクションは、異なる治療セッションにおいて送達される。例えば、３０〜４０個のフラクションが典型的であるが、５個のフラクションを使用することができ、１個のフラクションを使用することでもよい。フラクションはしばしば平日に１回、ある場合には２回送達される。ある場合には、放射線治療の計画をコース全体で変更して、より多くの線量をいくつかの領域に集中させることができる。

【0006】

［００６］
各フラクションでは、患者は、放射線治療装置の患者支持アクセサリー（多くの場合「カウチ」）にセットされ、計画画像内の位置に可能な限り近い位置に再配置される。これは、患者は剛体ではなく、患者の解剖学構造は動くので、実際に正確に行うことが困難である。フラクションからフラクションへの動きは、しばしばフラクション間の動き（interfractional motion）と呼ばれ、フラクション自体の間に発生する動きは、しばしばフラクション内の動き（intrafractional motion）と呼ばれる。

【0007】

［００７］
画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）は、フラクション間の動き（interfractional motion）の問題を解決しようとするものである。ＩＧＲＴでは、放射線治療の直前に患者の１枚またはそれ以上の医用画像（しばしば「日常画像」と呼ばれる）を取得し、それらの画像を使用してフラクション間の動き（interfractional motion）を識別して補正することが含まれる。任意の診断スキャナで取得できる計画画像とは対照的に、ＩＧＲＴ画像は、患者が治療体位にある間、治療室で直接取得される。フラクション間の動き（interfractional motion）を補正するために、ＩＧＲＴ画像を計画画像と比較して、計画画像が生成された後に発生した患者の解剖学的変化を定量化する。例えば、計画画像とＩＧＲＴ画像とを解析して、計画画像とＩＧＲＴ画像とを対応付けるグローバルシフト及び／又は回転を算出することができる。一旦、シフト及び／又は回転が計算されると、治療セッション中の患者の位置が、計画画像が取得されたときの患者の位置とより完全に一致するように、患者支持アクセサリの位置に対する対応する調整を行う。

【0008】

［００８］
適応放射線治療（adaptive radiotherapy）は、フラクション間の動き（interfractional motion）の問題を解決することを目的としたもう一つの技術である。ＩＧＲＴと同様に、適応放射線治療では、放射線治療セッションの直前に患者の１枚またはそれ以上の医用画像を取得し、それらの画像を使用してフラクション間の動き（interfractional motion）を特定して補正する。適応放射線治療では、計画画像および治療セッションの直前に撮影された画像を解析して変形ベクトル場（ＤＶＦ）を生成することができる。ＤＶＦは、そのエレメントがベクトルである行列であり、各ベクトルは、計画画像中のボクセルを治療セッションの直前に撮影された画像中の対応するボクセルにマッピングするための幾何学的変換を定義する。ＤＶＦは、計画画像の取得後に生じた患者の解剖学的な変化を補償するために、治療計画で規定された放射線量の空間分布を変換するために使用することができる。

【0009】

［００９］
このように線量分布を変形させると、対象者が所定の線量よりも少ない線量を受けることになる、および／または、ＯＡＲが医師の意図よりも高いレベルの放射線を受けることになる可能性がある。したがって、変換された線量分布が臨床的に有効で安全であることを検証する必要がある。

【発明の概要】

【0010】

［０１０］
変形可能な放射線治療ファントムは、患者の医用画像に基づいて、付加製造プロセスを用いて製造することができる。変形可能なファントムは、放射線量分布を測定するための線量計を含むことができる。スマート材料は、印加された刺激に応じて変形することができる。とりわけ、ファントムは、放射線治療の治療計画である放射線量反りの検証、患者の最大許容変形量の決定、放射線量反りの累積精度の検証、および変形可能な画像登録の検証などに使用することができる。

【0011】

［０１１］
本開示のさらなる利点は、以下の詳細な説明に部分的に記載され、その一部は、本明細書から明らかになるか、または本開示の実施により学習することができる。

【0012】

［０１２］
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的で説明的なものに過ぎず、クレームに記載されたように、本発明を制限するものではないことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

［０１３］
本明細書の一部である添付図面は、いくつかの実施形態を図示しており、説明とともに、開示された原理を説明するのに役立つ。

【0014】

［０１４］

【図1】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、それぞれ、患者の関心領域の平面図、正面図、側面図である。

【0015】

［０１５］

【図2A】図２Ａは、図１Ａから図１Ｃに示す関心領域をモデリングするためのファントムの透視図である。

【0016】

［０１６］

【図2B】図２Ｂは、図２Ａのファントム内の線量計の配置を示す概略図である。

【0017】

［０１７］

【図3】図３は、ファントムを使用することができる検証または品質保証試験方法の一例を示す図である。

【0018】

［０１８］

【図4】図４は、線量マッピングアルゴリズムを検証する方法の一例を示す図である。

【0019】

［０１９］

【図5】図５は、更なる検証方法の一例を示す図である。

【0020】

［０２０］

【図6】図６は、本明細書に記載されているような、線量歪み、変形可能な画像登録、またはその他を検証するような、本明細書に記載されている方法のうちの１つまたは複数の方法を実施することができる装置または機械の一実施形態のブロック図を示す。

【0021】

［０２１］

【図7】図７は、放射線治療システムの一例を示す図である。

【0022】

［０２２］

【図8】図８は、治療ビームを提供するように構成された放射線治療出力を含むことができる放射線治療システムの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

［０２３］
例示的な実施形態について添付図面を参照して説明する。図面において、参照番号の左端の桁が、参照番号が最初に表示されている図を示す。便利なのは、図面全体で同じ参照番号を使用し、同じまたは類似の部品を参照する。開示された原理の実施例および特徴が本明細書に記載されているが、開示された実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、修正、適応、他の実施形態が可能である。また、「comprising（備える）」、「having（有する）」、「containing（含む）」、「including（含む）」、および他の類似の形態の単語は、これらの単語のいずれかに続く項目または項目が、そのような項目または項目の網羅的なリストを意味するものではなく、また、リストされた項目または項目のみに限定されることを意味するものではないという点で、意味が同等であり、オープンエンドであることが意図されている。また、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」という単数形は、文脈から明らかに指示されない限り、複数の参照を含むことにも留意すべきである。

【0024】

［０２４］
例示的な実施形態は、一般に、適応型放射線治療における品質保証のためのファントムの使用に関する。以下でより詳細に説明するように、ファントムは患者の医用画像を用いて作成され、その結果、放射線治療によって治療される特定の患者の解剖学的構造を忠実に反映したファントムが得られる。複数の線量計がファントム内に配置され、それにより、ファントムの内部容積内の複数の点で放射線量を測定することができ、これにより、患者が受ける線量の空間的分布を予測することができる。いくつかの実施形態では、ファントムは、線量分布に対する患者の動きの影響をモデリングできるように変形可能である。各ファントムが患者の異なる医用画像を使用して製造されるような、複数のこのようなファントムを製造することができる。各ファントムによって受信された線量分布は、例えば、適応放射線治療のための治療計画、または適応放射線治療のための変形ベクトル場を生成するために使用される変形可能な画像登録アルゴリズムを検証するために比較することができる。

【0025】

［０２５］
放射線治療の分野では、「ファントム」とは、患者の身体の一部、あるいは患者の身体の代用として使用される物体のことである。ファントムは通常、放射線治療の治療計画をテストするために使用される。例えば、治療計画に従って放射線のビームをファントムに印加することができ、ファントムを通過する放射線は、ビームに対向して配置された検出器によって測定することができる。ファントムが受けた放射線量は、検出器の測定値から推測することができる。治療計画の臨床的有効性および安全性は、処方された線量（すなわち、治療計画が送達することを意図した線量）と、ファントムが実際に受けた線量とを比較することによって決定することができる。このように、ファントムを使用することで、患者を放射線にさらすことなく治療計画を検査することができる。

【0026】

［０２６］
次に、図１および図２を参照して、本開示に従ったファントムを説明する。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、相互に直交する３つの方向に描かれた、患者の関心領域１００の概略図である。より具体的には、図１Ａは関心領域１００の平面図であり、図１Ｂは関心領域１００の正面図であり、図１Ｃは関心領域１００の側面図である。関心領域１００は、リスク臓器（ＯＡＲ）１０４と標的１０４とを含む。図１は、関心領域の非常に単純化された表現であり、純粋に説明の目的のために意図されていることが理解されるであろう。実際には、ＯＡＲ１０２および標的１０４は、非常に不規則な形状を有し得る。さらに、実際には、関心領域１００は、複数のＯＡＲ、他の非標的領域、および／または複数の標的を有し得る。

【0027】

［０２７］
本開示によれば、関心領域１００のファントムは、患者の医用画像を用いて生成される。医用画像は、ボクセルと呼ばれる複数の要素で構成された三次元画像（ボリューメトリック画像とも呼ばれる）である。各ボクセルは、３次元空間の特定の点における画像の強度を表す。医用画像を取得するために、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、超音波、または単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）のような任意の適切な撮像モダリティを使用することができる。あるいは、医用画像は、２つまたはそれ以上の異なる撮像モダリティを用いて取得された画像を融合して生成することができる。ファントムを作成するために使用される医用画像は、放射線治療そのものを目的として取得された画像でもよい。例えば、計画画像や毎日の画像を用いてファントムを生成することができる。これにより、ファントムを生成する目的のためだけに画像を取得する必要を回避することができる。

【0028】

［０２８］
医用画像は、標的領域と、少なくとも１つの非標的領域とにセグメンテーションされている。セグメンテーションとは、一般的に、画像内のボクセルにラベルを割り当てて、それらのボクセルが何を表しているかを示すプロセスを指す。このように、標的領域は、放射線への曝露によって治療される標的１０４としてラベル付けされた複数のボクセルを含む。各非標的領域は、標的１０４以外のものとしてラベル付けされた複数のボクセルを含む。例えば、非標的領域は、リスク臓器１０２としてラベル付けされたボクセルを含み得る。医用画像は、危険な状態にある１つまたはそれ以上の臓器を含み得る。別の例として、非標的領域は、バックグラウンドボクセル、すなわち患者の身体を表さないボクセルとしてラベル付けされたボクセルを含み得る。医用画像は、手動で（例えば、医師、線量測定士、または医療従事者によって）、または自動的に（例えば、スウェーデンのストックホルムにあるエレクタＡＢ社によって製造されたアトラスベースの自動セグメンテーションソフトウェア、ＡＢＡＳ（登録商標）のようなプログラムを使用して）セグメンテーションすることができる。

【0029】

［０２９］
ファントムは、患者の関心領域の医用画像に基づくような、付加製造プロセスによって製造され得る。関心領域は、標的領域と非標的領域とを含み得る。ファントムの第１の部分および第２の部分は、それぞれ、医用画像における標的領域の形状および非標的領域の形状によって定義されるそれぞれの形状を有する。

【0030】

［０３０］
撮像した後、付加製造プロセスを用いて、三次元医用画像の解剖学的構造をモデリングした三次元ファントムを作成する。本明細書で使用されるように、「付加製造（additive manufacturing）」という用語は、層に層を重ねて物体を製造するプロセスを指す。米国試験材料学会（ＡＳＴＭ：American Society for Testing and Materials）によると、現在、７種類の付加製造プロセス、すなわち、バインダージェッティング（binder jetting）、指向性エネルギー蒸着（directed energy deposition）、材料押出（material extrusion）（融合蒸着モデリング（fused deposition modeling）としても知られている）、材料ジェッティング（material jetting）、パウダーベッドフュージョン（powder bed fusion）、シートラミネーション（sheet lamination）、蒸着光重合（vat photopolymerization）が存在しているこれらの種類の任意の好適な１種以上の付加製造プロセス、または将来的に存在する可能性のある任意の他の好適なタイプの付加製造プロセスは、ファントムを製造するために使用することができる。さらに、三次元医用画像を、医用画像内の解剖学的構造を複製するファントムを製造するために、付加製造装置が使用できる命令および／またはデータに変換するために、任意の適切なソフトウェアツールを使用することができる。

【0031】

［０３１］
図２Ａは、図１Ａから図１Ｃに示された関心領域をモデリングするためのファントム２００の透視図である。図２Ａから分かるように、ファントム２００は、関心領域の解剖学的構造を表す３次元物理物体である。ファントムは、ＯＡＲ１０２を表す部分２０２と、標的１０４を表す部分２０４とを有する。図２は、ファントム２００の非常に単純化された表現であり、実際には、ファントムは、患者の解剖学を反映したより複雑な形状を備えていることが理解されるであろう。さらに、ファントム２００は、図２Ａに示された部分よりも多くの部分を備えていてもよい。

【0032】

［０３２］
ファントム２００は、放射線吸収特性が関心領域１００の解剖学的構造物の放射線吸収特性と類似または同一である１つまたはそれ以上の材料から構成されている。例えば、ファントム２００の部分２０２は、臓器（前立腺、膀胱、脳など）の密度に類似した密度を有する材料で構成され、ファントム２００の部分２０４は、腫瘍の密度に類似した密度を有する材料で構成される。したがって、ファントム２００は、放射線治療中に患者の対応する解剖学的構造によって吸収される放射線量を予測するために使用することができる。ファントム２００の構成材料は、放射線吸収特性と、特定の付加製造プロセスでの使用への適合性との両方に基づいて選択される。複数の材料は、所望の放射線吸収特性を有し、所与の付加製造プロセスによって製造することが可能なファントム２００を製造するために組み合わせられる。例えば、部分２０２、２０４は、付加製造を用いて中空ポリマーシェルを形成し、次いで、シェルを、それぞれの解剖学的構造１０２、１０４の密度に類似した材料で充填することによって製造される。

【0033】

［０３３］
いくつかの実施形態では、ファントム２００は変形可能である。ファントム２００の変形は、ＯＡＲ１０２および／または標的１０４の動きをモデリングすることを可能にする。ファントム２００の変形によってモデリングされるＯＡＲ１０２および／または標的１０４の動きの原因には、例えば、呼吸、膀胱および／または腸の空にすること、膀胱および／または腸の充填のような生理学的プロセス；患者の体重減少または体重増加；疾患の進行による標的１０４の成長；放射線治療の成功による標的１０４の収縮、などが含まれる。ファントム２００は、１つまたはそれ以上の変形可能な材料（例えばエラストマー材料）を用いてファントムを製造し、部分２０２、２０４の動きを引き起こすようにファントムに力を加えることによって、ＯＡＲ１０２および／または標的１０４の実際の動きを正確に反映するように変形させることができる。部分２０２、２０４のいずれか一方または両方が変形可能である。

【0034】

［０３４］
いくつかの実施形態では、ファントム２００の変形は、１つまたはそれ以上のスマート材料を使用してファントムを製造することによって達成される。スマート材料とは、外部からの刺激にさらされたときに、予測可能で制御可能な形状の変化を示す材料のことである。例えば、湿度、温度、光、電場、磁場などの刺激を受けると形状が変化するスマート材料がある。さらに、付加製造プロセスで使用できるスマート材料である、いわゆる「４Ｄプリンティング」材料も数多く存在する。スマート材料および／またはそれに適用される刺激の特性（例えば、振幅、周波数など）は、ＯＡＲ１０２および／または標的１０４の動きをモデリングする方法でファントム２００を変形させるように選択することができる。部分２０２、２０４のいずれか一方または両方が、スマート材料により構成することができる。

【0035】

［０３５］
ファントム２００は、複数の放射線量計を備える。線量計は、ファントム２００内に配置する。より詳細には、複数の線量計は、ファントム２００の内部容積全体に分布させる。これにより、空間内の複数の点で放射線量を測定することができ、これにより、ファントム２００が受ける線量の空間分布を決定することができる。これにより、ファントム２００は、放射線治療中にＯＡＲ１０２および標的１０４が受けるであろう線量を正確に予測することができる。また、線量計は、ファントム２００の外面に配置してもよい。線量計は、放射線量を測定することができる任意の適切な装置により構成することができる。例えば、線量計は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）線量計のような電子線量計を含み得る。代替的または追加的に、線量計は、熱発光線量計（ＴＬＤ）、または放射線に曝露されたときに変化する性質（例えば、色）を有する化学物質を含むものでもよい。

【0036】

［０３６］
図２Ｂは、図２Ａのファントム２００内の線量計２０６の配置を例示する概略図である。図２Ｂは、線量計２０６の空間的分布を見ることができるように、部分２０２および２０４を断面で示す。図２Ｂに示すように、複数の線量計２０６がファントム２００の各部分２０２，２０４の内部容積全体に分布している。線量計２０６は、ファントム２００の内部容積全体に一様に分布してもよい。例えば、図２Ｂでは、線量計２０６は、破線で図示された３次元グリッドのノード上に配置されている。しかし、線量計２０６は、ファントム２００の内部容積全体に一様に分布している必要はない。例えば、単位体積当たりの線量計２０６の数がより多い方が、より高い空間分解能で線量を測定することが望まれる領域（例えば、ＯＡＲ１０２と標的１０４の境界付近）で使用され、単位体積当たりの線量計２０６の数がより少ない方が、他の場所で使用されてもよい。別の例として、線量計の不均一な分布により、ファントム２００を変形させることとなってもよい。線量計２０６は、付加製造プロセス中にファントム２００内に自動的に配置されてもよいし、付加製造プロセスが完了した後にファントムに追加されてもよい。

【0037】

［０３７］
上述したファントムは、様々な品質保証試験に使用することができる。放射線治療の分野では、品質保証（ＱＡ）とは、一般的に患者が処方された放射線量を確実に受け取るための手順を指す。

【0038】

［０３８］
図３は、ファントムが使用可能な品質保証試験方法３００の一例を示す図である。ステップ３０２では、患者の関心領域（ＲＯＩ）の医用画像に基づくファントムが生成または得られる。ＲＯＩは、放射線治療によって治療される標的領域と、放射線治療が回避されるべき臓器（ＯＡＲ）を含む非標的領域とを含む。ファントムは、本明細書に記載されているような３Ｄ印刷技術または他の付加製造プロセスによって製造することができる。ファントムは、放射線治療を受ける患者の一部と同様の方法で変形可能であり、これは、放射線カウチ上で患者を位置決めまたは再位置決めすること、または、呼吸等を介して患者の他の動きまたは変形させることを含む。例示的な実施形態では、ファントムは、それに含まれるか、またはそれに分布される複数の放射線量計を含むことができる。

【0039】

［０３９］
ステップ３０４では、ファントムは、患者の標的領域または非標的領域の少なくとも一方または両方の変形をモデリングするように変形する。この変形は、患者の対応する領域の予想された、予測された、または測定された変形に類似するようにファントムを圧縮、伸張、捻じ曲げ、またはその他の方法で変形させるように、ファントムに物理的な力を加えることを含む。例示的な実施形態では、ファントムは、外部刺激に曝されたときに形状の変化を示す「スマート」材料を含むことができ、この場合、ファントムを変形させることは、外部刺激をスマート材料に与えることである。

【0040】

［０４０］
ステップ３０６では、所定の放射線量に幾何学的変換を適用するようにして、歪んだ放射線量を計算する。所定の放射線量は、患者のＲＯＩに送達される放射線の意図した空間的分布を定義する。所定の放射線量は、スウェーデンのエレクタＡＢ社から入手可能なモナコ治療計画システム（ＴＰＳ）のモンテカルロ線量計算技術を使用して作成されるように、患者に対する治療計画の一部として含めることができる。所定の放射線量の放射線の意図した空間分布を幾何学的に変換する。

【0041】

［０４１］
例示的な実施例では、幾何学的変換は、（１）ファントムを変形させる前に、ファントムの画像を取得すること；（２）変形したファントムの画像を取得すること；（３）変形していないファントムの画像と変形したファントムの画像とに基づいて幾何学的変換を計算することにより生成することができる、変形行列を適用することを任意に含む。

【0042】

［０４２］
例えば、変形していないファントムの画像および変形したファントムの画像はそれぞれ複数のボクセルを含み、幾何学的変換を計算することは、ファントムの画像内の各ボクセルを変形したファントムの画像内の対応するボクセルにマッピングする変形ベクトル場行列を計算するための変形可能な画像レジストレーションを実行することを含む。

【0043】

［０４３］
ステップ３０８では、歪んだ放射線量を送達するために放射線治療装置を構成するための放射線治療計画は、歪んだ放射線量を生成するために適用されるモンテカルロ線量計算技術を使用すること、例えば、スウェーデンのエレクタＡＢ社から入手可能なモナコ治療計画システム（ＴＰＳ）を使用するようにして生成する。

【0044】

［０４４］
ステップ３１０では、放射線治療計画に従って放射線治療装置を操作して放射線が変形ファントムに照射された場合のように、変形ファントムが受ける放射線量分布の測定値を獲得する。このような測定は、変形したファントム内に含まれているか、または分布している複数の線量計を用いて得ることができる。

【0045】

［０４５］
ステップ３１２では、測定された放射線量分布を所定の放射線量と比較することにより、放射線治療計画を検証する。これは、測定された放射線量分布と所定の放射線量分布との間の類似度または差のメトリックを計算し、測定された放射線量分布と所定の放射線量分布との間の類似度が所定の類似充足値を超えた場合、または測定された放射線量分布と所定の放射線量分布との間の差が所定の差充足値未満である場合に、治療計画を肯定することを含む。１つまたはそれ以上の測定基準は、追加的または代替的に、例えば、１つまたはそれ以上のリスク臓器（ＯＡＲ）の集約的または他の放射線被曝が最大許容値を超えた場合に、放射線治療計画を検証するために使用することができる。

【0046】

［０４６］
異なる変形がステップ３０４で変形可能なファントムに適用される場合には、ステップ３０４からステップ３１２が、任意に繰り返される。ステップ３０４で適用される異なる変形を用いてステップ３１２で検証することにより、ステップ３１４では、放射線治療計画が有効である標的領域または非標的領域の少なくとも１つの最大許容変形を決定する。例えば、再帰的に増加する一連の変形をステップ３０４で増加させる場合、変形が所定の値を超えて増加すると、測定された放射線量と所定の放射線量との間の類似度メトリックは、最終的に所定の許容可能な類似度限界を下回ることができ、または差分メトリックは、再帰的に増加する一連の変形の中の前の（許容可能な）変形を最大許容可能な変形として宣言することができるように、最終的に所定の許容可能な差分限界を超えることができる。

【0047】

［０４７］
図４は、線量マッピングアルゴリズムを検証する方法４００の一例を示す。ステップ４０２では、画像処理回路が、撮像モダリティを用いて得られたボクセルデータを含む医用画像データベースにアクセスするようにして、患者のＲＯＩを表す第１の医用画像にアクセスする。ステップ４０４では、第２の医用画像を生成するために第１の医用画像に第１の変形ベクトル場を適用するようにして、第１の医用画像を用いて第２の医用画像を生成する。ステップ４０５Ａでは、第１の医用画像にしたがって、第１のファントムが得られ、提供され、または生成される（例えば、３Ｄ印刷技術または他の付加製造プロセスを使用することを含む）。ステップ４０５Ｂでは、（変形された）第２の医用画像にしたがって、（変形された）第２のファントムが得られ、提供され、または生成される（例えば、３Ｄ印刷技術または他の付加製造プロセスを使用することを含む）。ステップ４０６では、少なくとも１つのファントムによって受信された放射線量分布を、例えば、放射線治療装置を操作することによってファントムに送達された放射線に応答して、例えば、放射線治療計画に従って測定する。一実施例では、少なくとも１つのファントムは、第１のファントムおよび第２のファントムを含む。例示的な実施形態では、少なくとも１つのファントムは、３Ｄ印刷技術または他の付加的プロセスを使用して製造することができ、例えば、複数の線量計が含まれる、またはそれに分布されるようにして製造することができる。ステップ４０８では、画像処理回路は、検証されるべき線量歪みまたはマッピング技術を使用して、測定された放射線量分布に第１の変形ベクトル場を適用することにより、例えば、歪んだ放射線量を計算するために使用される。ステップ４１０では、検証されるべき線量歪みまたはマッピング技術の精度または他の属性は、計算された線量分布を、同じファントム上で測定された放射線量分布と比較することによって検証される。これは、ボクセルごとのまたは集合的な複合類似度または差分メトリックを計算し、類似度または差分メトリックを対応する閾値と比較して、メトリックが許容可能な範囲内に収まるかどうかを判断して、線量歪みまたはマッピング技術の精度を検証することを含む。追加的または代替的に、ボクセルごとの検証と複合体の検証の組み合わせを使用することができ、例えば、任意のボクセルの差または誤差のメトリックが対応する第１の許容範囲から外れた場合、または複合体の差または誤差のメトリックが対応する第２の許容範囲から外れた場合、線量歪みまたはマッピング技術は無効であると宣言することができる。さらに、追加的または代替的に、より複雑な検証規則のセットを適用することができ、例えば、歪んだ放射線量分布が測定または計算されている異なる密度領域に対して、統計的メトリックを異なるように計算することができる。このような濃度情報は、例えば、医用画像データから取得することができる。

【0048】

［０４８］
図５は、線量歪みおよび変形可能な画像登録の累積精度を任意に検証するさらなる方法５００の一例を示す。ステップ４０２からステップ４１０は、図４により上述したように実行する。

【0049】

［０４９］
ステップ５１２では、任意に、第１の医用画像および第２の医用画像上で変形可能な画像登録を実行することによって、第２の変形ベクトル場を生成する。これは、第１の医用画像内の個別のボクセル（例えば、個別のボクセルのそれぞれ）を第２の医用画像内の対応するボクセルにマッピングすることを含む。

【0050】

［０５０］
ステップ５１４では、任意に、歪んだ放射線量分布は、例えば、ステップ４１０で生成された第２の変形ベクトル場を適用することによって計算される。

【0051】

［０５１］
ステップ５１６では、任意に、第２の変形ベクトル場を生成するために使用される第１の医用画像および第２の医用画像の変形可能な画像登録と、ステップ４１４で計算された歪んだ放射線量分布の累積精度の検証を行う。この検証では、ステップ４０６での測定された放射線量分布を、変形可能な画像登録に基づく第２の変形ベクトル場を用いてステップ４１４で計算された歪んだ放射線量と比較することができる。本明細書で他の場所で説明されるように、この検証は、ボクセルごとのまたはそれらの間の集約複合類似度または差分メトリックを計算し、類似度または差分メトリックを対応する閾値と比較して、メトリックが線量歪みまたはマッピング技術の精度を検証するために許容可能な範囲内に収まるかどうかを決定することを含む。ボクセルごとの検証と複合体の検証の組み合わせは、追加的または代替的に使用することができ、例えば、任意のボクセルの差または誤差のメトリックが対応する第１の許容範囲から外れた場合、または複合体の差または誤差のメトリックが対応する第２の許容範囲から外れた場合、線量歪みまたはマッピング技術は無効であると宣言することができる。さらに、追加的または代替的に、より複雑な検証規則のセットを適用することができ、例えば、歪んだ放射線量分布が測定または計算されている異なる密度領域に対して、統計的メトリックを異なるように計算することができる。このような濃度情報は、例えば、医用画像データから取得することができる。

【0052】

［０５２］
図６は、本明細書で説明される方法の１つまたはそれ以上を実施することができる装置またはマシン１０００の実施形態のブロック図を一実施例として示す。本明細書に記載された画像処理回路の１つまたはそれ以上のアイテムは、マシン１０００によって実装される。マシン１０００は、スタンドアロンデバイスとして動作することができ、または他のマシンに接続されても（例えば、ネットワーク化されても）よい。１つまたはそれ以上の実施形態において、画像処理回路は、マシン１０００の１つまたはそれ以上のアイテムを含むことができる。ネットワーク化された配置では、マシン１０００は、サーバー、またはサーバークライアントネットワーク環境のサーバーのクライアントマシンの容量で、またはピアツーピア（または分散）ネットワーク環境のピアマシンとして動作する。マシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、ネットワークルーター、スイッチまたはブリッジ、またはそのマシンが実行するアクションを指定する命令（シーケンシャルまたはそれ以外）を実行できるマシンであることができる。さらに、単一のマシンのみが示されているが、「マシン」という用語は、本明細書で説明する方法論の１つまたは複数を実行する命令のセット（または複数のセット）を個別または共同で実行するマシンの集合も含むものとする。

【0053】

［０５３］
例示的なマシン１０００は、バス１００８を介して互いに接続されているプロセッシング回路１００２（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路、１つまたはそれ以上のトランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、論理ゲート、マルチプレクサ、バッファ、変調器、復調器、無線装置（例えば、送信または受信無線装置またはトランシーバのような回路）、センサ１０２１（例えば、エネルギー（光、熱、電気、機械、またはその他のエネルギー）のあるフォームを他のフォームに変換するトランスデューサーなど、またはそれらの組み合わせ）、メインメモリ１００４、およびスタティックメモリを含み得る。記載された方法に関連するまたはデータム（datum）又はデータ（data）は、そのようなメモリに格納され、またはそのようなメモリから取り出され、本明細書に記載された方法を実行するために必要に応じて初期化又は更新され得る。マシン１０００（例えば、コンピュータシステム）は、ビデオディスプレイユニット１０１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または陰極線管（ＣＲＴ））をさらに含み得る。マシン１０００は、英数字入力装置１０１２（例えば、キーボード）、ユーザインターフェース（ＵＩ）ナビゲーション装置１０１４（例えば、マウス）、ディスクドライブまたは大容量記憶装置１０１６、信号生成装置１０１８（例えば、スピーカー）およびネットワークインターフェース装置１０２０も含み得る。

【0054】

［０５４］
ディスクドライブユニット１０１６は、本明細書で説明される方法または機能のうちのいずれか１つまたはそれ以上によって具現化または利用される命令およびデータ構造（例えば、ソフトウェア）１０２４の１つまたはそれ以上のセットが記憶される機械可読媒体１０２２を含み得る。命令１０２４は、また、マシン１０００、メインメモリ１００４およびプロセッサ１００２による実行中に、完全にまたは少なくとも部分的に、メインメモリ１００４および／またはプロセッサ１００２内に常駐し、機械可読媒体を構成することができる。

【0055】

［０５５］
図示されたマシン１０００は、出力コントローラ１０２８を含み得る。出力コントローラ１０２８は、マシン１０００への、またはマシン１０００からのデータフローを管理する。出力コントローラ１０２８はデバイスコントローラと呼ばれ、出力コントローラ１０２８と直接相互に作用するソフトウェアはデバイスドライバと呼ばれる。

【0056】

［０５６］
機械可読媒体１０２２は、例示的な実施形態では単一の媒体であるように示されているが、用語「機械可読媒体」は、１つまたはそれ以上の命令またはデータ構造を格納する、単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバー）を含み得る。「機械可読媒体」という用語は、機械による実行のための命令を格納、符号化、または搬送することができ、機械に本発明の方法論の１つまたはそれ以上を実行させることができ、またはそのような命令によって利用される、または関連するデータ構造を保存、エンコード、または実行することができる、いかなる有形媒体も含むものとする。したがって、「機械可読媒体」という用語は、ソリッドステートメモリ、光学および磁気媒体を含むと解されるが、これらに限定されない。機械可読媒体の特定の例は、半導体メモリデバイスを含む不揮発性メモリ、たとえば、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュメモリデバイス、内蔵ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスク。光磁気ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む。

【0057】

［０５７］
命令１０２４は、さらに、伝送媒体を使用して通信ネットワーク１０２６を介して送信または受信され得る。命令１０２４は、ネットワークインターフェース装置１０２０や、いくつかの周知の転送プロトコル（例えば、ＨＴＴＰ）のうちのいずれか１つを使用して送信され得る。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネット、携帯電話ネットワーク、プレインオールドテレフォン（ＰＯＴＳ）ネットワーク、および無線データネットワーク（例えば、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘネットワークなど）が含まれる。「伝送媒体」という用語は、機械による実行のための命令を保存、エンコード、または実行できる無形媒体を含み、そのようなソフトウェアの通信を促進するためのデジタルまたはアナログ通信信号または他の無形媒体を含むものとする。

【0058】

［０５８］
図７は、患者、患者の一部、または、患者または患者の一部を表す標的物体を含む「ファントム」に放射線療法を提供するための例示的な放射線治療システム７１００を示す。放射線治療システム７１００は、画像処理装置７１１２を含む。画像処理装置７１１２は、ネットワーク７１２０に接続され得る。ネットワーク７１２０は、インターネット７１２２に接続され得る。ネットワーク７１２０は、画像処理装置７１１２を、データベース７１２４、病院データベース７１２６、腫瘍学情報システム（ＯＩＳ）７１２８、放射線治療装置７１３０、画像取得装置７１３２、表示装置７１３４、ユーザインターフェース７１３６のうちの１つまたはそれ以上のものに接続することができる。画像処理装置７１１２は、放射線治療装置７１３０によって使用される放射線療法治療計画７１４２を生成するように構成することができる。

【0059】

［０５９］
画像処理装置７１１２は、メモリ装置７１１６、プロセッサ７１１４、および通信インターフェース７１１８を含むことができる。メモリ装置７１１６は、オペレーティングシステム７１４３、放射線療法治療計画７１４２（例えば、オリジナルの治療計画、適合された治療計画など）、ソフトウェアプログラム７１４４（例えば、人工知能、ディープラーニング、ニューラルネットワーク、放射線治療計画ソフトウェア）、およびプロセッサ７１１４によって実行される他の任意のコンピュータ実行可能命令のような、コンピュータ実行可能命令を格納することができる。一実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、疑似ＣＴ画像のような合成画像を生成することによって、１つのフォーマット（例えば、ＭＲＩ）の医用画像を別のフォーマット（例えば、ＣＴ）に変換することができる。例えば、ソフトウェアプログラム７１４４は、あるモダリティ（例えば、ＭＲＩ画像）の医用画像７１４６を異なるモダリティの合成画像（例えば、疑似ＣＴ画像）に変換するための予測モデルを訓練する画像処理プログラムを含むことができ、あるいは、訓練された予測モデルは、ＣＴ画像をＭＲＩ画像に変換することができる。別の実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、対応する画像ボクセルおよび線量ボクセルがネットワークによって適切に関連付けられるように、患者画像（例えば、ＣＴ画像またはＭＲ画像）をその患者の線量分布（画像としても表される）に登録することができる。さらに別の実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、画像情報のいくつかの態様を強調する画像の署名付き距離関数または処理されたバージョンのような患者画像の関数を代替してもよい。そのような関数は、ボクセルテクスチャのエッジや違い、またはニューラルネットワークの学習に役立つその他の構造的側面を強調する。別の実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、線量情報のいくつかの側面を強調する線量分布の関数を代替してもよい。そのような関数は、標的の周りの急勾配、またはニューラルネットワークの学習に役立つその他の構造的側面を強調する。メモリ装置７１１６は、医用画像７１４６、患者データ７１４５、および放射線療法治療計画７１４２を作成および実施するために必要な他のデータを含むデータを格納することができる。

【0060】

［０６０］
ソフトウェアプログラム７１４４を格納するメモリ７１１６に加えて、ソフトウェアプログラム７１４４は、ハードドライブ、コンピュータディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＨＤ、ブルーレイＤＶＤ、ＵＳＢフラッシュドライブ、ＳＤカード、メモリスティック、またはその他の適切なメディアのようなリムーバブルコンピュータ媒体に格納することができ、画像処理装置７１１２にダウンロードされたときソフトウェアプログラム７１４４は、画像プロセッサ７１７１４によって実行することができる。

【0061】

［０６１］
プロセッサ７１１４は、メモリ装置７１１６に通信可能に結合されることができ、プロセッサ７１１４は、そこに格納されたコンピュータ実行可能命令を実行するように構成することができる。プロセッサ７１１４は、医用画像７１４６をメモリ７１１６に送信または受信することができる。例えば、プロセッサ７１１４は、通信インターフェース７１１８およびネットワーク７１２０を介して画像取得装置７１３２から医用画像７１４６を受信して、メモリ７１１６に格納することができる。プロセッサ７１１４は、また、メモリ７１１６に格納された医用画像７１４６を、通信インターフェース７１１８を介して、ネットワーク７１２０に送信し、データベース７１２４または病院データベース７１２６のいずれかに格納される。

【0062】

［０６２］
さらに、プロセッサ７１１４は、医用画像７１４６および患者データ７１４５と共にソフトウェアプログラム７１４４（例えば、治療計画ソフトウェア）を利用して、放射線療法治療計画４２を作成することができる。医用画像７１４６は、患者の解剖学的領域、器官、または関心セグメンテーションデータのボリュームに関連する画像データのような情報を含むことができる。患者データ７１４５は、（１）機能臓器モデリングデータ（例えば、直列対並列臓器、適切な用量反応モデルなど）、（２）放射線量データ（例えば、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）情報）、または（３）患者および治療コースに関する他の臨床情報（例えば、他の手術、化学療法、以前の放射線療法など）のような情報を含むことができる。

【0063】

［０６３］
さらに、プロセッサ７１１４は、ソフトウェアプログラムを利用して、例えば、ニューラルネットワークモデルによって使用される更新されたパラメータなどの中間データを生成することができ、または、中間の２Ｄまたは３Ｄ画像を生成することができ、その後、それらはメモリ７１１６に記憶される。その後、プロセッサ７１１４は、実行可能な放射線療法治療計画７１４２を、通信インターフェース７１１８とネットワーク７１２０を介して、放射線治療装置３０に送信することができ、そこで放射線療法計画は、放射線で患者を治療するために使用される。さらに、プロセッサ７１１４は、ソフトウェアプログラム７１４４を実行して、画像変換、画像セグメンテーション、ディープラーニング、ニューラルネットワーク、および人工知能のような機能を実装することができる。例えば、プロセッサ７１１４は、医用画像を訓練または輪郭化するソフトウェアプログラム７１４４を実行することができ、そのようなソフトウェア７１４４は、実行されると、境界検出器を訓練し、形状辞書を利用することができる。

【0064】

［０６４］
プロセッサ７１１４は、例えば、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ：Graphics Processing Unit）、および／またはアクセラレーテッド・プロセッシング・ユニット（ＡＰＵ：Accelerated Processing Unit）のような１つまたはそれ以上の汎用処理装置を含む処理装置であってもよい。詳細には、いくつかの実施形態では、プロセッサ７１１４は、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ：complex instruction set computing）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ：reduced instruction set computing）マイクロプロセッサ、超長命令ワード（ＶＬＩＷ：very long instruction Word）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってもよい。プロセッサ７１１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、システムオンチップ（ＳｏＣ：System on a Chip）、またはその他の適切なプロセッサのような１つまたはそれ以上の専用処理装置によって実装されることができる。当業者に理解されるように、いくつかの実施形態では、プロセッサ７１１４は、汎用プロセッサではなく、専用プロセッサであってもよい。プロセッサ７１１４は、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｃｏｒｅ（登録商標）、Ｘｅｏｎ（登録商標）、またはＩｔａｎｉｕｍ（登録商標）ファミリー、ＡＭＤ（登録商標）によって製造されたＴｕｒｉｏｎ（登録商標）、Ａｔｈｌｏｎ（登録商標）、Ｓｅｍｐｒｏｎ（登録商標）、Ｏｐｔｅｒｏｎ（登録商標）、ＦＸ（登録商標）、Ｐｈｅｎｏｎ（登録商標）ファミリー、Ｓｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓによって製造された様々なプロセッサのいずれか、または他の適切なプロセッサのような、１つまたはそれ以上の既知の処理装置を含み得る。プロセッサ７１１４は、また、Ｎｖｉｄｉａ（登録商標）によって製造されたＧｅＦｏｒｃｅ（登録商標）、Ｑｕａｄｒｏ（登録商標）、Ｔｅｓｌａ（登録商標）ファミリー、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＧＭＡ、Ｉｒｉｓ（登録商標）ファミリー、またはＡＭＤ（登録商標）によって製造されたＲａｄｅｏｎ（登録商標）ファミリーのような、グラフィック処理ユニットを含み得る。プロセッサ７１１４は、また、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＸｅｏｎ Ｐｈｉ（登録商標）ファミリーのような、加速処理装置を含み得る。開示された実施形態は、いかなるタイプのプロセッサに限定されるものではなく、大量の撮像データを識別、分析、維持、生成、および／または提供するというコンピューティング命令を満たすように構成されている。さらに、「プロセッサ」という用語は、複数のプロセッサ、例えばマルチコア設計またはそれぞれがマルチコア設計を有する複数のプロセッサを含むことができる。プロセッサ７１１４は、本開示の例示的な実施形態による様々な動作、プロセス、および方法を実行するために、例えば、メモリ７１１６に格納されたコンピュータプログラム命令のシーケンスを実行するように構成され得る。

【0065】

［０６５］
メモリ装置７１１６は、医用画像７１４６を格納することができる。いくつかの実施形態では、医用画像７１４６は、１つまたはそれ以上のＭＲＩ画像（例えば、２ＤＭＲＩ、３ＤＭＲＩ、２ＤストリーミングＭＲＩ、４ＤＭＲＩ、４Ｄ容積測定ＭＲＩ、４ＤシネＭＲＩ、など）、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩ、拡散ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像（例えば、２ＤＣＴ、コーンビームＣＴ、３ＤＣＴ、４ＤＣＴ）、超音波画像（例えば、２Ｄ超音波、３Ｄ超音波、４Ｄ超音波）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、Ｘ線画像、Ｘ線透視画像、放射線治療ポータル画像、単一光放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像、コンピュータ生成合成画像（例えば、疑似ＣＴ画像）など、を含み得る。さらに、医用画像７１４６は、また、医用画像データ、例えば、トレーニング画像、およびグラウンドトゥルース画像、等高線画像、および線量画像を含み得る。一実施形態では、医用画像７１４６は、画像取得装置７１３２から受け取ることができる。したがって、画像取得装置７１３２は、ＭＲＩ撮像装置、ＣＴ撮像装置、ＰＥＴ撮像装置、超音波撮像装置、蛍光透視装置、ＳＰＥＣＴ撮像装置、統合線形加速器およびＭＲＩ撮像装置、または、患者の医用画像を取得するための他の医療撮像装置を含み得る。医用画像７１４６は、画像処理装置７１１２が、開示された実施形態による動作を実行するために使用することができる任意のタイプのデータまたは任意のタイプのフォーマットで受け取られ、格納され得る。メモリ装置７１１６は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）のようなダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、スタティックメモリ（例えば、フラッシュメモリ、フラッシュディスク、スタティックランダムアクセスメモリ）、および、キャッシュ、レジスタ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、またはその他の光学式ストレージ、カセットテープ、その他の磁気記憶装置のようなその他のタイプのランダムアクセスメモリ、のような非一時的なコンピュータ可読媒体、または、画像、データ、または、プロセッサ７１１４、または任意の他のタイプのコンピュータ装置によりアクセスすることができる（例えば、任意のフォーマットで格納される）コンピュータ実行可能命令を含む情報を格納するために使用できる他の任意の非一時的媒体であり得る。コンピュータプログラム命令は、プロセッサ７１１４によってアクセスされ、ＲＯＭまたは他の任意の適切なメモリ位置から読み取られ、プロセッサ７１１４による実行のためにＲＡＭにロードされ得る。例えば、メモリ７１１６は、１つまたはそれ以上のソフトウェアアプリケーションを格納することができる。メモリ７１１６に格納されたソフトウェアアプリケーションは、例えば、一般的なコンピュータシステムのためのオペレーティングシステム７１４３およびソフトウェア制御装置を含み得る。さらに、メモリ７１１６は、プロセッサ７１１４によって実行可能なソフトウェアアプリケーション全体またはソフトウェアアプリケーションの一部のみを格納することができる。例えば、メモリ装置７１１６は、１つまたはそれ以上の放射線療法治療計画７１４２を格納することができる。

【0066】

［０６６］
画像処理装置７１１２は、プロセッサ７１１４およびメモリ７１１６に通信可能に結合された通信インターフェース７１１８を介してネットワーク７１２０と通信することができる。通信インターフェース７１１８は、画像処理装置７１１２と放射線治療システム７１００の構成要素との間の通信接続を提供する（例えば、外部装置とのデータの交換を可能にする）ことができる。例えば、通信インターフェース７１１８は、いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース７１３６に接続するための適切なインターフェース回路を有することができ、それは、ユーザが放射線治療システム７１００に情報を入力することができる、ハードウェアキーボード、キーパッド、またはタッチスクリーンとすることができる。

【0067】

［０６７］
通信インターフェース７１１８は、例えば、ネットワークアダプタ、ケーブルコネクタ、シリアルコネクタ、ＵＳＢコネクタ、パラレルコネクタ、高速データ伝送アダプタ（例えば、ファイバ、ＵＳＢ３．０、サンダーボルト、など）、無線ネットワークアダプタ（例えば、ＷｉＦｉアダプタのような）、電気通信アダプタ（例えば、３Ｇ、４Ｇ／ＬＴＥ、など）などを含み得る。通信インターフェース７１１８は、画像処理装置７１１２が、ネットワーク７１２０を介して遠隔配置された構成要素のような、他の機械および装置と通信することを可能にする１つまたはそれ以上のデジタルおよび／またはアナログ通信装置を含み得る。

【0068】

［０６８］
ネットワーク７１２０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ネットワーク、クラウドコンピューティング環境（例えば、サービスとしてのソフトウェア、サービスとしてのプラットフォーム、サービスとしてのインフラストラクチャ、など）、クライアントサーバー、広域ネットワーク（ＷＡＮ）など機能を提供することができる。例えば、ネットワーク７１２０は、他のシステムＳ１（７１３８）、Ｓ２（７１４０）、およびＳ３（７１４１）を含むＬＡＮまたはＷＡＮとすることができる。システムＳ１、Ｓ２、およびＳ３は、画像処理装置７１１２と同一であってもよく、または異なるシステムであってもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク７１２０内の１つまたはそれ以上のシステムは、本明細書で説明される実施形態を協調的に実行する分散コンピューティング／シミュレーション環境を形成することができる。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のシステムＳ１、Ｓ２、およびＳ３は、ＣＴ画像（例えば、医用画像４６）を取得するＣＴスキャナを含むことができる。さらに、ネットワーク２０をインターネット２２に接続して、インターネット上で遠隔地にあるサーバーおよびクライアントと通信することができる。

【0069】

［０６９］
したがって、ネットワーク７１２０は、画像処理装置７１１２と、ＯＩＳ７１２８、放射線治療装置７１３０、および画像取得装置７１３２のような多くの他の様々なシステムおよび装置との間のデータ伝送を可能にすることができる。さらに、ＯＩＳ７１２８および／または画像取得装置７１３２によって生成されたデータは、メモリ７１１６、データベース７１２４、および／または病院データベース７１２６に格納され得る。データは、必要に応じて、プロセッサ７１１４によりアクセスされるために、ネットワーク７１２０を介して通信インターフェース７１１８を介して送信／受信することができる。

【0070】

［０７０］
画像処理装置７１１２は、ネットワーク７１２０を介してデータベース７１２４と通信して、データベース７１２４に格納された複数の様々なタイプのデータを送受信することができる。例えば、データベース７１２４は、放射線治療装置７１３０、画像取得装置７１３２、または放射線療法に関連する他の機械に関連する情報である機械データを含み得る。マシンデータ情報は、放射線ビームサイズ、アーク配置、ビームオン／オフ時間、マシンパラメータ、セグメント、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成、ガントリ速度、ＭＲＩパルスシーケンスなどが含まれ得る。データベース７１２４は、記憶装置であり得、適切なデータベース管理ソフトウェアプログラムを備え得る。当業者は、データベース７１２４が、中央にまたは分散して配置された複数の装置を含み得ることを理解するであろう。

【0071】

［０７１］
いくつかの実施形態では、データベース２４は、プロセッサ可読記憶媒体（図示せず）を含み得る。一実施形態におけるプロセッサ可読記憶媒体は単一の媒体であり得るが、用語「プロセッサ可読記憶媒体」は、１つまたはそれ以上のコンピュータ実行可能命令またはデータのセットを格納する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバー）と解釈されるべきである。用語「プロセッサ可読記憶媒体」は、プロセッサによる実行のための命令のセットを格納または符号化することができ、かつ、プロセッサに本開示の１つまたはそれ以上の方法論のいずれかを実行させる任意の媒体を含むと解釈されるものとする。したがって、用語「プロセッサ可読記憶媒体」は、固体メモリ、光学および磁気媒体を含むがこれらに限定されないものと解釈されるべきである。例えば、プロセッサ可読記憶媒体は、１つまたはそれ以上の揮発性、非一時的、または不揮発性の有形のコンピュータ可読媒体とすることができる。

【0072】

［０７２］
画像プロセッサ７１１４は、データベース７１２４と通信して、画像をメモリ７１１６に読み込むか、または画像をメモリ７１１６からデータベース７１２４に格納することができる。例えば、データベース７１２４は、データベース７１２４が画像取得装置７１３２から受信した複数の画像（例えば、３ＤＭＲＩ、４ＤＭＲＩ、２ＤＭＲＩスライス画像、ＣＴ画像、２Ｄ透視画像、Ｘ線画像、ＭＲスキャンまたはＣＴスキャンからの生データ、医学におけるデジタル画像および通信（ＤＩＭＣＯＭ）データ等）を格納するように構成されている。データベース７１２４は、ソフトウェアプログラム４４を実行するとき、または放射線療法治療計画４２を作成するときに、画像プロセッサ７１１４によって使用されるデータを格納することができる。データベース７１２４は、ネットワークによって学習されたモデルを構成するネットワークパラメータおよび結果として生じる予測データを含む、訓練されたニューラルネットワークによって生成されたデータを格納することができる。画像処理装置７１１２は、データベース７１２４、放射線治療装置７１３０（例えば、ＭＲＩ−リニアック）、および／または画像取得装置７１３２のいずれかからの画像データ７１４６（例えば、２ＤＭＲＩスライス画像、ＣＴ画像、２Ｄ蛍光透視画像、Ｘ線画像、３ＤＭＲＩ画像、４ＤＭＲＩ画像、など）を受け取り、治療計画７１４２を生成することができる。

【0073】

［０７３］
一実施形態では、放射線治療システム７１００は、患者の医用画像（例えば、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）画像、３ＤＭＲＩ、２ＤストリーミングＭＲＩ、４Ｄ容積測定ＭＲＩ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、コーンビームＣＴ、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩおよび拡散ＭＲＩ）、Ｘ線画像、透視画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、シングルフォトエミッションコンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像など）を取得できる画像取得装置７１３２を含むことができる。画像取得装置７１３２は、例えば、ＭＲＩ撮像装置、ＣＴ撮像装置、ＰＥＴ撮像装置、超音波装置、蛍光透視装置、ＳＰＥＣＴ撮像装置、または、患者の１つまたはそれ以上の医用画像を取得するための他の任意の適切な医療撮像装置であり得る。画像取得装置７１３２によって取得された画像は、撮像データおよび／または試験データのいいずれかとしてデータベース７１２４内に格納することができる。例として、画像取得装置７１３２によって取得された画像は、また、画像処理装置７１１２によって、医用画像データ７１４６としてメモリ７１１６に格納することができる。

【0074】

［０７４］
一実施形態では、例えば、画像取得装置７１３２は、単一装置として放射線治療装置７１３０と一体化してもよい（例えば、「ＭＲＩ−Ｌｉｎａｃ」とも呼ばれる線形加速器と組み合わせたＭＲＩ装置）。このようなＭＲＩ−Ｌｉｎａｃを使用して、例えば、放射線療法治療計画７１４２に従って放射線治療を正確に所定の標的に向けるように、患者の標的器官または標的腫瘍の位置を決定することができる。

【0075】

［０７５］
画像取得装置７１３２は、関心領域（例えば、標的臓器、標的腫瘍、またはその両方）についての患者の解剖学的構造の１つまたはそれ以上の画像を取得するように構成されている。各画像、典型的には２Ｄ画像またはスライスは、１つまたはそれ以上のパラメータ（例えば、２Ｄスライスの厚さ、向き、および場所、など）を含むことができる。一実施形態では、画像取得装置７１３２は、任意の向きで２Ｄスライスを取得することができる。例えば、２Ｄスライスの方向には、矢状方向、冠状方向、または軸方向が含まれる。プロセッサ７１１４は、２Ｄスライスの厚さおよび／または向きなどの１つまたはそれ以上のパラメータを調整して、標的器官および／または標的腫瘍を含めることができる。一実施形態では、２Ｄスライスは、３ＤＭＲＩボリュームなどの情報から決定することができる。そのような２Ｄスライスは、例えば、放射線治療装置７１３０を使用するとき、患者が放射線治療を受けているあいだ、「ほぼリアルタイム」で画像取得装置７１３２によって取得することができる。「ほぼリアルタイム」とは、少なくとも数ミリ秒以内にデータを取得することを意味する。

【0076】

［０７６］
画像処理装置７１１２は、１人またはそれ以上の患者のための放射線療法治療計画７１４２を生成および保存することができる。放射線療法治療計画７１４２は、各患者に適用される特定の放射線量に関する情報を提供することができる。放射線療法治療計画７１４２は、また、ビーム角、線量ヒストグラム、ボリューム情報、治療中に使用される放射線ビームの数、ビーム当たりの線量のような他の放射線療法情報を含み得る。

【0077】

［０７７］
画像プロセッサ７１１４は、スウェーデンのストックホルムにあるエレクタＡＢ社によって製造されたＭｏｎａｃｏ（登録商標）のような治療計画ソフトウェアのようなソフトウェアプログラム４４を使用することにより、放射線療法治療計画７１４２を生成することができる。放射線療法治療計画７１４２を生成するために、画像プロセッサ７１１４は、画像取得装置７１３２（例えば、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置、など）と通信して、患者の画像にアクセスし、かつ、腫瘍のような標的の輪郭を描くことができる。いくつかの実施形態において、腫瘍の周囲にある、または腫瘍のすぐ近くにある健康な組織のような１つまたはそれ以上のリスク臓器（ＯＡＲ）の描写が必要になる場合がある。したがって、ＯＡＲが標的腫瘍に近いときに、ＯＡＲのセグメンテーションが行われる。さらに、標的腫瘍がＯＡＲ（例えば、膀胱および直腸に近い前立腺）に近い場合には、ＯＡＲを腫瘍からセグメンテーションすることにより、放射線治療システム７１００は、標的内だけでなくＯＡＲ内の線量分布を調べることができる。

【0078】

［０７８］
ＯＡＲと区別して標的臓器または標的腫瘍の輪郭を描くためには、放射線治療を受けている患者のＭＲＩ画像、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、ｆＭＲＩ画像、Ｘ線画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、ＳＰＥＣＴ画像のような医用画像が、画像取得装置７１３２によって非侵襲的に取得され、身体の部分の内部構造を明らかにすることができる。医用画像からの情報に基づいて、関連する解剖学的部分の３Ｄ構造を取得することができる。さらに、治療計画プロセス中に、標的腫瘍の効率的な治療（例えば、標的腫瘍が効果的な治療のために十分な放射線量を受けるという）とＯＡＲへの低線量（例えば、ＯＡＲが可能な限り低い放射線量を受けるという）との間のバランスを達成するために、多くのパラメータが考慮される。考慮され得る他のパラメータには、標的臓器および標的腫瘍の位置、ＯＡＲの位置、ＯＡＲに対する標的の動きが含まれる。例えば、三次元構造は、ＭＲＩ又はＣＴ画像の各二次元レイヤまたはスライス内の標的の輪郭を描くまたはＯＡＲの輪郭を描くこと、および各二次元レイヤまたはスライスの輪郭を結合することにより取得することができる。輪郭は、手動で（例えば、スウェーデンのストックホルムのエレクタＡＢ社によって製造されたＭＯＮＡＣＯ（登録商標）のようなプログラムを用いて医師、線量測定士、または医療従事者によって）または自動で（例えば、スウェーデンのストックホルムのエレクタＡＢ社によって製造されたアトラスベースの自動セグメンテーションソフトウェアであるＡＢＡＳ（登録商標）を用いて）生成することができる。特定の実施形態では、標的腫瘍またはＯＡＲの３Ｄ構造は、治療計画ソフトウェアによって自動的に生成される。

【0079】

［０７９］
標的腫瘍とＯＡＲの位置を特定して輪郭を描いた後、線量測定士、医師、または医療従事者は、標的腫瘍に照射される放射線の線量と共に、腫瘍に近接したＯＡＲ（例えば、左右の耳下腺、視神経、目、水晶体、内耳、脊髄、脳幹、または他の解剖学的構造）が受ける可能性のある最大線量とを決定することができる。関連する解剖学的構造（例、標的腫瘍、ＯＡＲ）の放射線量を決定した後、逆計画法（inverse planning）として知られるプロセスを実行して、望ましい放射線量分布を達成する１つまたはそれ以上の治療計画パラメータを決定することができる。治療計画パラメータの例には、（例えば、標的ボリュームの輪郭を定める、機密構造の輪郭を描く、などの）ボリューム描写パラメータ、標的腫瘍およびＯＡＲの周囲のマージン、ビーム角選択、コリメータ設定、および／またはビームオン時間が含まれる。逆計画プロセス中、医師は、ＯＡＲが受ける可能性のある放射線量の境界を設定する線量制約パラメータを定めること（例えば、腫瘍標的への全線量と任意のＯＡＲへのゼロ線量を定めること；脊髄、脳幹、および視覚構造が、それぞれ、４５Ｇｙ以下の線量、５５Ｇｙ以下の線量、および５４Ｇｙより低い線量を受けると定めること）ができる。逆計画の結果は、メモリ７１１６またはデータベース７１２４に保存される放射線療法治療計画７１４２を構成することができる。これらの治療パラメータのいくつかは相関している可能性がある。例えば、治療計画を変更しようとして１つのパラメータ（例えば、標的腫瘍への線量を増やすなどのさまざまな目的の重み）を調整すると、少なくとも１つの他のパラメータに影響を与え、その結果、異なる治療計画が開発される可能性がある。したがって、画像処理装置７１１２は、放射線治療装置７１３０が患者に放射線療法治療を提供するために、これらのパラメータを有する調整された放射線療法治療計画４２を生成する。

【0080】

［０８０］
さらに、放射線治療システム７１００は、表示装置７１３４およびユーザインターフェース７１３６を含むことができる。表示装置７１３４は、医用画像、インターフェース情報、治療計画パラメータ（例えば、輪郭、線量、ビーム角、など）、治療計画、標的、標的の位置特定、および／または標的の追跡、または、ユーザへの適切な情報、を表示するように構成された１つまたはそれ以上の表示画面を含むことができる。ユーザインターフェース７１３６は、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、または、ユーザが放射線治療システム７１００に情報を入力することができる任意のタイプのデバイスであり得る。または、表示装置７１３４およびユーザインターフェース７１３６は、タブレットコンピュータ、例えば、アップル社製のｉＰａｄ（登録商標）、Ｌｅｎｏｖｏ社製のＴｈｉｎｋｐａｄ（登録商標）、サムソン社製のＧａｌａｘｙ（登録商標）のようなデバイスに組み込むことができる。

【0081】

［０８１］
さらに、放射線治療システム７１００のありとあらゆる構成要素は、仮想マシン（例えば、ＶＭＷａｒｅ、Ｈｙｐｅｒ−Ｖなど）として実装されてもよい。例えば、仮想マシンはハードウェアとして機能するソフトウェアであってもよい。したがって、仮想マシンは、ハードウェアとして一緒に機能する少なくとも１つまたはそれ以上の仮想プロセッサ、１つまたはそれ以上の仮想メモリ、および／または１つまたはそれ以上の仮想通信インターフェースを含むことができる。例えば、画像処理装置７１１２、ＯＩＳ７１２８、画像取得装置７１３２は、仮想マシンとして実装されてもよい。利用可能な処理能力、メモリ、および計算能力が与えられるならば、放射線治療システム７１００全体を仮想マシンとして実装することができる。

【0082】

［０８２］
図８は、Ｘ線源または線形加速器のような放射線源、カウチ８２１６、撮像検出器８２１４、および放射線治療出力８２０４を含む、例示的な放射線治療装置１５０を示す。放射線治療装置８２０２は、放射線ビーム８２０８を出射して患者に治療を提供するように構成されている。放射線治療出力８２０４は、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のような１つまたはそれ以上の減衰器またはコリメータを含むことができる。

【0083】

［０８３］
図８において、患者は、治療カウチ８２１６により支持されて領域８２１２に配置され、放射線療法治療計画に従って放射線療法線量を受け取ることができる。放射線治療出力８２０４は、ガントリ８２０６または他の機械的支持体に載せられまたは取り付けられることができる。１つまたはそれ以上のシャーシモーター（図示せず）は、カウチ８２１６が治療領域に挿入されるとき、ガントリ８２０６と放射線治療出力８２０４をカウチ８２１６の周りで回転させることができる。一実施形態では、ガントリ８２０６は、カウチ８２１６が治療領域に挿入されるとき、カウチ８２１６の周りで連続的に回転されてもよい。別の実施形態では、カウチ８２１６が治療領域に挿入されるとき、ガントリ８２０６は所定の位置まで回転されてもよい。例えば、ガントリ８２０６は、軸（「Ａ」）を中心に治療出力８２０４を回転させるように構成することができる。カウチ８２１６と放射線治療出力８２０４の両方は、横方向（「Ｔ」）に移動可能、横方向（「Ｌ」）に移動可能、または、横軸（「Ｒ」と表示）を中心とした回転のように１つまたは複数の周りの回転のように、患者の周りの他の位置に独立して移動可能である。１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）に通信可能に接続されたコントローラは、放射線療法治療計画に従って患者を放射線ビーム８２０８の位置に、または外に適切に配置するために、カウチ８２１６の動きまたは回転を制御することができる。カウチ８２１６とガントリ８２０６の両方が複数の自由度で互いに独立して移動可能であるので、放射線ビーム８２０８が腫瘍を正確に標的とすることができるように患者を配置することができる。

【0084】

［０８４］
図８に示す座標系（軸Ａ、Ｔ、Ｌを含む）は、アイソセンタ８２１０に位置する原点を有する。アイソセンタは、放射線治療ビーム８２０８が、処方された放射線量を患者の上または内部の場所に送達するような、座標軸の原点と交差する場所として定義することができる。または、アイソセンタ８２１０は、ガントリ８２０６によって軸Ａの周りに位置決めされた放射線治療出力８２０４の様々な回転位置について、放射線治療ビーム８２０８が患者と交差する場所として定義することができる。

【0085】

［０８５］
ガントリ８２０６は、また、取り付けられた撮像検出器８２１４を有し得る。撮像検出器８２１４は、好ましくは放射線源８２０４の反対側に配置され、一実施例では、撮像検出器８２１４は、治療ビーム８２０８のフィールド内に配置することができる。

【0086】

［０８６］
撮像検出器８２１４は、ガントリ８２０６上に、好ましくは、治療ビーム８２０８との位置合わせを維持するような、放射線治療出力８２０４の反対側に取り付けることができる。ガントリ８２０６が回転すると、撮像検出器８２１４が回転軸の周りを回転する。一実施形態では、撮像検出器８２１４は、フラットパネル検出器（例えば、直接検出器またはシンチレータ検出器）とすることができる。このようにして、撮像検出器８２１４を使用して、治療ビーム８２０８を監視することができ、または、撮像検出器８２１４を使用して、ポータルイメージングなどの患者の解剖学的構造を撮像することができる。放射線治療装置８２０２の制御回路は、システム８１００内に統合されてもよいし、システムとは別個であってもよい。

【0087】

［０８７］
図示された実施形態では、カウチ８２１６、治療出力８２０４、またはガントリ８２０６のうちの１つまたは複数を自動的に配置することができ、治療出力８２０４は、特定の治療送出インスタンスの指定線量に従って治療ビーム８２０８を確立することができる。ガントリ８２０６、カウチ８２１６、または治療出力８２０４の１つまたはそれ以上の異なる向きまたは場所を使用するような放射線治療処置計画に従って、一連の治療送達を指定することができる。治療の提供は連続して行うことができるが、アイソセンタ８２１０のような患者の上または患者の内部の所望の治療軌跡で交差することができる。それにより、処方された累積線量の放射線療法を、治療部位の近くの組織への損傷が低減または回避しながら、治療部位に送達することができる。

【0088】

［０８８］
図８は、放射線治療出力を中心軸（例えば、軸「Ａ」）の周りに回転させることができる構成を含む、患者に放射線治療を提供するように構成された放射線治療装置の一実施形態の概略を示す。他の放射線療法の出力構成を使用することができる。例えば、放射線治療出力は、複数の自由度を持つロボットアームまたはマニピュレータに取り付けることができる。更に別の実施形態では、治療出力を、患者から横方向に離れた領域に位置するように固定することができ、患者を支持するプラットフォームを使用して、放射線治療アイソセンタを患者内の指定された標的位置に整列させることができる。

【0089】

［０８９］
別の実施形態では、放射線治療装置を、線形加速器と画像取得装置との組み合わせとすることができる。いくつかの実施形態では、画像取得装置は、当業者によって認識されるように、ＭＲＩ、Ｘ線、ＣＴ、ＣＢＣＴ、スパイラルＣＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、光断層撮影、蛍光イメージング、超音波イメージング、または放射線治療ポータルイメージング装置等、のような装置とすることができる。

【0090】

［０９０］
本明細書で使用されるように「その間が通信的に結合されている」とは、いずれかの結合上の実在物（entity）が、その間のアイテム（item）を介して通信しなければならず、それらの実在物（entity）は、アイテム（item）を介して通信しなければ相互に通信できないことを意味する。

【0091】

［０９１］
上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面への参照を含む。図面は、本発明を実施することができる特定の実施形態を、例示として示すものである。これらの実施形態は、本明細書では一般に「実施例」とも呼ばれる。そのような実施例は、図示または記載されたものに追加した要素を含むことができる。しかし、本願発明者らは、また、図示または記載されている要素のみが提供されている実施例を考慮している。さらに、本願発明者らは、また、特定の実施例（またはその１つまたは複数の態様）に関して、あるいは他の実施例（またはその１つまたは複数の態様）に関して示された、または説明された要素の任意の組合せまたは置換を用いる実施例を考慮している。

【0092】

［０９２］
本明細書と、参照により組み込まれた文書との間に一貫性のない用法がある場合、本明細書の用法が支配する。

【0093】

［０９３］
本明細書では、用語「ａ」または「ａｎ」は、特許文書で一般的であるように、本発明の態様の要素を導入するときに使用され、「少なくとも１つの」または「１つまたはそれ以上の」のいかなる他の例または使用法とは無関係に、１つまたはそれ以上の要素よりも１つまたはそれ以上を含む。本明細書では、用語「または（ｏｒ）」は、「ＡまたはＢ（Ａ ｏｒ Ｂ」が、そうでないと示されない限り、「Ａを含むがＢを含まない（Ａ ｂｕｔ ｎｏｔ Ｂ）」、「Ｂを含むがＡを含まない（Ｂ ｂｕｔ ｎｏｔ Ａ）」、「ＡおよびＢ（Ａ ａｎｄ Ｂ）」を含むように、非排他的であることを指すために使用される。本文書において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｉｎ ｗｈｉｃｈ（その中で）」は、それぞれの用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ（ここで）」の平易な英語の等価物として使用される。また、以下の請求項において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、オープンエンドであり、すなわち、請求項中のこのような用語の後に記載された要素に加えた要素を含むシステム、装置、成形品、組成物、製剤、またはプロセスは、依然としてその請求項の範囲内に含まれるものとみなされる。さらに、以下の請求項では、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語は、単なるラベルとして使用されており、それらの対象に数値要件を課すことを意図していない。

【0094】

［０９４］
本明細書に記載された方法の実施例は、少なくとも部分的に機械的またはコンピュータ的に実施することができる。いくつかの実施例は、上記の実施例に記載されているような方法を実行するように電子デバイスを構成するために操作可能な命令をコード化したコンピュータ読み取り可能な媒体または機械読み取り可能な媒体を含むことができる。このような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、より上位の言語コードなどのコードを含むことができる。このようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。さらに、例示的な実施形態では、コードは、実行中または他の時間帯に、１つまたはそれ以上の揮発性、非一過性、または非揮発性の有形コンピュータ可読媒体に目に見える方法で記憶することができる。これらの有形のコンピュータ可読媒体の例としては、ハードディスク、取り外し可能な磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記の説明は例示的なものであり、制限的なものではない。例えば、上述した実施例（またはその１つまたはそれ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。他の実施形態は、上記の説明を検討する際に当業者によるように使用されてもよい。要約書は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるようにするため、アメリカ合衆国特許規則第１．７２（ｂ）（37 C.F.R. §1.72(b)）に準拠して提供されている。それは、請求項の範囲や意味を解釈したり制限したりするものではないと理解した上で提出されている。また、上記の詳細な説明では、開示を簡素化するために、さまざまな機能をグループ化することがある。これは、クレームされていない開示された機能がクレームに不可欠であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴より少ない場合がある。したがって、以下の請求項は、例示または実施形態としてここに詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、それ自体が別個の実施形態として成立しており、そのような実施形態は、様々な組み合わせまたは変形で互いに結合されてもよいことが企図されている。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに決定されるべきである。

【0095】

［０９５］
本開示はまた、本明細書に記載された操作を実行するためのシステムに関する。このシステムは、必要な目的のために特別に構成されていてもよいし、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用コンピュータから構成されていてもよい。このようなコンピュータプログラムは、これらに限定されるものではないが、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気−光ディスクを含む任意のタイプのディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、または電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体などのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納することができる。

【0096】

［０９６］
本明細書に図示され説明された実施形態における操作の執行または実行の順序は、特に指定されない限り、必須ではない。すなわち、操作は、特に指定されない限り、任意の順序で実行されてもよく、本発明の実施形態は、本明細書に開示されている操作よりも追加的または少ない操作を含んでもよい。例えば、特定の操作を別の操作の前、同時または後に執行または実行することは、特許請求の範囲の範囲内であることが意図されている。

【0097】

［０９７］
本開示は、コンピュータ実行可能な命令で実施することができる。コンピュータ実行可能な命令は、１つまたはそれ以上のコンピュータ実行可能なコンポーネントまたはモジュールに編成されていてもよい。本発明の側面は、そのような構成要素またはモジュールの任意の数および組織で実施することができる。例えば、本発明の態様は、特定のコンピュータ実行可能な命令、または図示され、本明細書に記載された特定の構成要素またはモジュールに限定されない。本発明の他の実施形態では、本明細書に図示および記載されたものとは異なるコンピュータ実行可能な命令または機能性を有する構成要素を含んでもよい。

【0098】

［０９８］
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、修正および変形が可能であることは明らかであろう。特許請求の範囲から逸脱することなく、上記の構造、製品、方法において様々な変更が可能であるため、上記の説明に含まれ、添付の図面に示されているすべての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味で解釈されるものではないことが意図されている。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2021年4月26日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権の主張）
［００１］
本出願は、２０１８年４月３０日に出願された米国出願第１５／９６６，８３０号の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
（技術分野）
［００１］
本開示は、一般に放射線治療に関する。より具体的には、本開示は、放射線治療における品質保証試験のためのファントムの使用に関するが、これに限定されるものではない。

【背景技術】

【0002】

［００２］
放射線治療（radiotherapy）としても知られる放射線療法（Radiation therapy）は、哺乳類（例えば、ヒトおよび動物）組織の腫瘍および他の病気を治療するために使用される。放射線治療セッションでは、高エネルギービームが外部から患者に向けて印加され、患者の標的部位に向けられたコリメート放射線ビームを生成する。標的は、放射線ビームが照射され、治療されるべき疾患器官または腫瘍を含む患者の身体の領域である。放射線ビームの配置と線量は、対象者が医師によって患者に処方された線量の放射線を確実に受けるように正確に制御されなければならない。ビームの配置は、周囲の健康な組織へのダメージを最小限に抑えるようにしなければならない。

【0003】

［００３］
ビーム配置の精度を向上させるための１つの方法は、意図された治療位置にある患者の１つまたはそれ以上の医用画像を取得することである。このような画像は、計画画像と呼ばれる。計画画像は放射線治療の治療セッションに先立って取得され、治療セッションの何日も前に取得されることが多い。

【0004】

［００４］
医師は計画画像を使用して、ＯＡＲと同様に標的を特定し、輪郭を描くことができる。輪郭付けは、手動、半自動、または自動で行うことができる。治療輪郭は、しばしば計画目標体積（ＰＴＶ）と呼ばれ、標的輪郭に加えて、顕微鏡的疾患や治療の不確実性を考慮した十分なマージンを含む治療輪郭が作成される。医師から放射線量が処方され、ＯＡＲや他の正常組織への線量を最小限に抑えながら、ＰＴＶに処方された線量を最適に照射する放射線治療計画が作成される。治療計画は、医師が手動で作成することもできるし、最適化技術を用いて自動的に作成することもできる。最適化技術は、臨床的および線量的目的および制約（例えば、腫瘍およびＯＡＲに対する放射線の最大線量、最小線量、および平均線量）に基づいていてもよい。

【0005】

［００５］
治療コースは、複数のフラクションにわたって所定の線量を送達するように開発されており、各フラクションは、異なる治療セッションにおいて送達される。例えば、３０〜４０個のフラクションが典型的であるが、５個のフラクションを使用することができ、１個のフラクションを使用することでもよい。フラクションはしばしば平日に１回、ある場合には２回送達される。ある場合には、放射線治療の計画をコース全体で変更して、より多くの線量をいくつかの領域に集中させることができる。

【0006】

［００６］
各フラクションでは、患者は、放射線治療装置の患者支持アクセサリー（多くの場合「カウチ」）にセットされ、計画画像内の位置に可能な限り近い位置に再配置される。これは、患者は剛体ではなく、患者の解剖学構造は動くので、実際に正確に行うことが困難である。フラクションからフラクションへの動きは、しばしばフラクション間の動き（interfractional motion）と呼ばれ、フラクション自体の間に発生する動きは、しばしばフラクション内の動き（intrafractional motion）と呼ばれる。

【0007】

［００７］
画像誘導放射線治療（ＩＧＲＴ）は、フラクション間の動き（interfractional motion）の問題を解決しようとするものである。ＩＧＲＴでは、放射線治療の直前に患者の１枚またはそれ以上の医用画像（しばしば「日常画像」と呼ばれる）を取得し、それらの画像を使用してフラクション間の動き（interfractional motion）を識別して補正することが含まれる。任意の診断スキャナで取得できる計画画像とは対照的に、ＩＧＲＴ画像は、患者が治療体位にある間、治療室で直接取得される。フラクション間の動き（interfractional motion）を補正するために、ＩＧＲＴ画像を計画画像と比較して、計画画像が生成された後に発生した患者の解剖学的変化を定量化する。例えば、計画画像とＩＧＲＴ画像とを解析して、計画画像とＩＧＲＴ画像とを対応付けるグローバルシフト及び／又は回転を算出することができる。一旦、シフト及び／又は回転が計算されると、治療セッション中の患者の位置が、計画画像が取得されたときの患者の位置とより完全に一致するように、患者支持アクセサリの位置に対する対応する調整を行う。

【0008】

［００８］
適応放射線治療（adaptive radiotherapy）は、フラクション間の動き（interfractional motion）の問題を解決することを目的としたもう一つの技術である。ＩＧＲＴと同様に、適応放射線治療では、放射線治療セッションの直前に患者の１枚またはそれ以上の医用画像を取得し、それらの画像を使用してフラクション間の動き（interfractional motion）を特定して補正する。適応放射線治療では、計画画像および治療セッションの直前に撮影された画像を解析して変形ベクトル場（ＤＶＦ）を生成することができる。ＤＶＦは、そのエレメントがベクトルである行列であり、各ベクトルは、計画画像中のボクセルを治療セッションの直前に撮影された画像中の対応するボクセルにマッピングするための幾何学的変換を定義する。ＤＶＦは、計画画像の取得後に生じた患者の解剖学的な変化を補償するために、治療計画で規定された放射線量の空間分布を変換するために使用することができる。

【0009】

［００９］
このように線量分布を変形させると、対象者が所定の線量よりも少ない線量を受けることになる、および／または、ＯＡＲが医師の意図よりも高いレベルの放射線を受けることになる可能性がある。したがって、変換された線量分布が臨床的に有効で安全であることを検証する必要がある。

【発明の概要】

【0010】

［０１０］
変形可能な放射線治療ファントムは、患者の医用画像に基づいて、付加製造プロセスを用いて製造することができる。変形可能なファントムは、放射線量分布を測定するための線量計を含むことができる。スマート材料は、印加された刺激に応じて変形することができる。とりわけ、ファントムは、放射線治療の治療計画である放射線量反りの検証、患者の最大許容変形量の決定、放射線量反りの累積精度の検証、および変形可能な画像レジストレーションの検証などに使用することができる。

【0011】

［０１１］
本開示のさらなる利点は、以下の詳細な説明に部分的に記載され、その一部は、本明細書から明らかになるか、または本開示の実施により学習することができる。

【0012】

［０１２］
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的で説明的なものに過ぎず、クレームに記載されたように、本発明を制限するものではないことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

［０１３］
本明細書の一部である添付図面は、いくつかの実施形態を図示しており、説明とともに、開示された原理を説明するのに役立つ。

【0014】

［０１４］

【図1】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、それぞれ、患者の関心領域の平面図、正面図、側面図である。

【0015】

［０１５］

【図2A】図２Ａは、図１Ａから図１Ｃに示す関心領域をモデリングするためのファントムの透視図である。

【0016】

［０１６］

【図2B】図２Ｂは、図２Ａのファントム内の線量計の配置を示す概略図である。

【0017】

［０１７］

【図3】図３は、ファントムを使用することができる検証または品質保証試験方法の一例を示す図である。

【0018】

［０１８］

【図4】図４は、線量マッピングアルゴリズムを検証する方法の一例を示す図である。

【0019】

［０１９］

【図5】図５は、更なる検証方法の一例を示す図である。

【0020】

［０２０］

【図6】図６は、本明細書に記載されているような、線量歪み、変形可能な画像レジストレーション、またはその他を検証するような、本明細書に記載されている方法のうちの１つまたは複数の方法を実施することができる装置または機械の一実施形態のブロック図を示す。

【0021】

［０２１］

【図7】図７は、放射線治療システムの一例を示す図である。

【0022】

［０２２］

【図8】図８は、治療ビームを提供するように構成された放射線治療出力を含むことができる放射線治療システムの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

［０２３］
例示的な実施形態について添付図面を参照して説明する。図面において、参照番号の左端の桁が、参照番号が最初に表示されている図を示す。便利なのは、図面全体で同じ参照番号を使用し、同じまたは類似の部品を参照する。開示された原理の実施例および特徴が本明細書に記載されているが、開示された実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、修正、適応、他の実施形態が可能である。また、「comprising（備える）」、「having（有する）」、「containing（含む）」、「including（含む）」、および他の類似の形態の単語は、これらの単語のいずれかに続く項目または項目が、そのような項目または項目の網羅的なリストを意味するものではなく、また、リストされた項目または項目のみに限定されることを意味するものではないという点で、意味が同等であり、オープンエンドであることが意図されている。また、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」という単数形は、文脈から明らかに指示されない限り、複数の参照を含むことにも留意すべきである。

【0024】

［０２４］
例示的な実施形態は、一般に、適応型放射線治療における品質保証のためのファントムの使用に関する。以下でより詳細に説明するように、ファントムは患者の医用画像を用いて作成され、その結果、放射線治療によって治療される特定の患者の解剖学的構造を忠実に反映したファントムが得られる。複数の線量計がファントム内に配置され、それにより、ファントムの内部容積内の複数の点で放射線量を測定することができ、これにより、患者が受ける線量の空間的分布を予測することができる。いくつかの実施形態では、ファントムは、線量分布に対する患者の動きの影響をモデリングできるように変形可能である。各ファントムが患者の異なる医用画像を使用して製造されるような、複数のこのようなファントムを製造することができる。各ファントムによって受信された線量分布は、例えば、適応放射線治療のための治療計画、または適応放射線治療のための変形ベクトル場を生成するために使用される変形可能な画像レジストレーションアルゴリズムを検証するために比較することができる。

【0025】

［０２５］
放射線治療の分野では、「ファントム」とは、患者の身体の一部、あるいは患者の身体の代用として使用される物体のことである。ファントムは通常、放射線治療の治療計画をテストするために使用される。例えば、治療計画に従って放射線のビームをファントムに印加することができ、ファントムを通過する放射線は、ビームに対向して配置された検出器によって測定することができる。ファントムが受けた放射線量は、検出器の測定値から推測することができる。治療計画の臨床的有効性および安全性は、処方された線量（すなわち、治療計画が送達することを意図した線量）と、ファントムが実際に受けた線量とを比較することによって決定することができる。このように、ファントムを使用することで、患者を放射線にさらすことなく治療計画を検査することができる。

【0026】

［０２６］
次に、図１および図２を参照して、本開示に従ったファントムを説明する。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、相互に直交する３つの方向に描かれた、患者の関心領域１００の概略図である。より具体的には、図１Ａは関心領域１００の平面図であり、図１Ｂは関心領域１００の正面図であり、図１Ｃは関心領域１００の側面図である。関心領域１００は、リスク臓器（ＯＡＲ）１０４と標的１０４とを含む。図１は、関心領域の非常に単純化された表現であり、純粋に説明の目的のために意図されていることが理解されるであろう。実際には、ＯＡＲ１０２および標的１０４は、非常に不規則な形状を有し得る。さらに、実際には、関心領域１００は、複数のＯＡＲ、他の非標的領域、および／または複数の標的を有し得る。

【0027】

［０２７］
本開示によれば、関心領域１００のファントムは、患者の医用画像を用いて生成される。医用画像は、ボクセルと呼ばれる複数の要素で構成された三次元画像（ボリューメトリック画像とも呼ばれる）である。各ボクセルは、３次元空間の特定の点における画像の強度を表す。医用画像を取得するために、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、超音波、または単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）のような任意の適切な撮像モダリティを使用することができる。あるいは、医用画像は、２つまたはそれ以上の異なる撮像モダリティを用いて取得された画像を融合して生成することができる。ファントムを作成するために使用される医用画像は、放射線治療そのものを目的として取得された画像でもよい。例えば、計画画像や毎日の画像を用いてファントムを生成することができる。これにより、ファントムを生成する目的のためだけに画像を取得する必要を回避することができる。

【0028】

［０２８］
医用画像は、標的領域と、少なくとも１つの非標的領域とにセグメンテーションされている。セグメンテーションとは、一般的に、画像内のボクセルにラベルを割り当てて、それらのボクセルが何を表しているかを示すプロセスを指す。このように、標的領域は、放射線への曝露によって治療される標的１０４としてラベル付けされた複数のボクセルを含む。各非標的領域は、標的１０４以外のものとしてラベル付けされた複数のボクセルを含む。例えば、非標的領域は、リスク臓器１０２としてラベル付けされたボクセルを含み得る。医用画像は、危険な状態にある１つまたはそれ以上の臓器を含み得る。別の例として、非標的領域は、バックグラウンドボクセル、すなわち患者の身体を表さないボクセルとしてラベル付けされたボクセルを含み得る。医用画像は、手動で（例えば、医師、線量測定士、または医療従事者によって）、または自動的に（例えば、スウェーデンのストックホルムにあるエレクタＡＢ社によって製造されたアトラスベースの自動セグメンテーションソフトウェア、ＡＢＡＳ（登録商標）のようなプログラムを使用して）セグメンテーションすることができる。

【0029】

［０２９］
ファントムは、患者の関心領域の医用画像に基づくような、付加製造プロセスによって製造され得る。関心領域は、標的領域と非標的領域とを含み得る。ファントムの第１の部分および第２の部分は、それぞれ、医用画像における標的領域の形状および非標的領域の形状によって定義されるそれぞれの形状を有する。

【0030】

［０３０］
撮像した後、付加製造プロセスを用いて、三次元医用画像の解剖学的構造をモデリングした三次元ファントムを作成する。本明細書で使用されるように、「付加製造（additive manufacturing）」という用語は、層に層を重ねて物体を製造するプロセスを指す。米国試験材料学会（ＡＳＴＭ：American Society for Testing and Materials）によると、現在、７種類の付加製造プロセス、すなわち、バインダージェッティング（binder jetting）、指向性エネルギー蒸着（directed energy deposition）、材料押出（material extrusion）（融合蒸着モデリング（fused deposition modeling）としても知られている）、材料ジェッティング（material jetting）、パウダーベッドフュージョン（powder bed fusion）、シートラミネーション（sheet lamination）、蒸着光重合（vat photopolymerization）が存在しているこれらの種類の任意の好適な１種以上の付加製造プロセス、または将来的に存在する可能性のある任意の他の好適なタイプの付加製造プロセスは、ファントムを製造するために使用することができる。さらに、三次元医用画像を、医用画像内の解剖学的構造を複製するファントムを製造するために、付加製造装置が使用できる命令および／またはデータに変換するために、任意の適切なソフトウェアツールを使用することができる。

【0031】

［０３１］
図２Ａは、図１Ａから図１Ｃに示された関心領域をモデリングするためのファントム２００の透視図である。図２Ａから分かるように、ファントム２００は、関心領域の解剖学的構造を表す３次元物理物体である。ファントムは、ＯＡＲ１０２を表す部分２０２と、標的１０４を表す部分２０４とを有する。図２は、ファントム２００の非常に単純化された表現であり、実際には、ファントムは、患者の解剖学を反映したより複雑な形状を備えていることが理解されるであろう。さらに、ファントム２００は、図２Ａに示された部分よりも多くの部分を備えていてもよい。

【0032】

［０３２］
ファントム２００は、放射線吸収特性が関心領域１００の解剖学的構造物の放射線吸収特性と類似または同一である１つまたはそれ以上の材料から構成されている。例えば、ファントム２００の部分２０２は、臓器（前立腺、膀胱、脳など）の密度に類似した密度を有する材料で構成され、ファントム２００の部分２０４は、腫瘍の密度に類似した密度を有する材料で構成される。したがって、ファントム２００は、放射線治療中に患者の対応する解剖学的構造によって吸収される放射線量を予測するために使用することができる。ファントム２００の構成材料は、放射線吸収特性と、特定の付加製造プロセスでの使用への適合性との両方に基づいて選択される。複数の材料は、所望の放射線吸収特性を有し、所与の付加製造プロセスによって製造することが可能なファントム２００を製造するために組み合わせられる。例えば、部分２０２、２０４は、付加製造を用いて中空ポリマーシェルを形成し、次いで、シェルを、それぞれの解剖学的構造１０２、１０４の密度に類似した材料で充填することによって製造される。

【0033】

［０３３］
いくつかの実施形態では、ファントム２００は変形可能である。ファントム２００の変形は、ＯＡＲ１０２および／または標的１０４の動きをモデリングすることを可能にする。ファントム２００の変形によってモデリングされるＯＡＲ１０２および／または標的１０４の動きの原因には、例えば、呼吸、膀胱および／または腸の空にすること、膀胱および／または腸の充填のような生理学的プロセス；患者の体重減少または体重増加；疾患の進行による標的１０４の成長；放射線治療の成功による標的１０４の収縮、などが含まれる。ファントム２００は、１つまたはそれ以上の変形可能な材料（例えばエラストマー材料）を用いてファントムを製造し、部分２０２、２０４の動きを引き起こすようにファントムに力を加えることによって、ＯＡＲ１０２および／または標的１０４の実際の動きを正確に反映するように変形させることができる。部分２０２、２０４のいずれか一方または両方が変形可能である。

【0034】

［０３４］
いくつかの実施形態では、ファントム２００の変形は、１つまたはそれ以上のスマート材料を使用してファントムを製造することによって達成される。スマート材料とは、外部からの刺激にさらされたときに、予測可能で制御可能な形状の変化を示す材料のことである。例えば、湿度、温度、光、電場、磁場などの刺激を受けると形状が変化するスマート材料がある。さらに、付加製造プロセスで使用できるスマート材料である、いわゆる「４Ｄプリンティング」材料も数多く存在する。スマート材料および／またはそれに適用される刺激の特性（例えば、振幅、周波数など）は、ＯＡＲ１０２および／または標的１０４の動きをモデリングする方法でファントム２００を変形させるように選択することができる。部分２０２、２０４のいずれか一方または両方が、スマート材料により構成することができる。

【0035】

［０３５］
ファントム２００は、複数の放射線量計を備える。線量計は、ファントム２００内に配置する。より詳細には、複数の線量計は、ファントム２００の内部容積全体に分布させる。これにより、空間内の複数の点で放射線量を測定することができ、これにより、ファントム２００が受ける線量の空間分布を決定することができる。これにより、ファントム２００は、放射線治療中にＯＡＲ１０２および標的１０４が受けるであろう線量を正確に予測することができる。また、線量計は、ファントム２００の外面に配置してもよい。線量計は、放射線量を測定することができる任意の適切な装置により構成することができる。例えば、線量計は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）線量計のような電子線量計を含み得る。代替的または追加的に、線量計は、熱発光線量計（ＴＬＤ）、または放射線に曝露されたときに変化する性質（例えば、色）を有する化学物質を含むものでもよい。

【0036】

［０３６］
図２Ｂは、図２Ａのファントム２００内の線量計２０６の配置を例示する概略図である。図２Ｂは、線量計２０６の空間的分布を見ることができるように、部分２０２および２０４を断面で示す。図２Ｂに示すように、複数の線量計２０６がファントム２００の各部分２０２，２０４の内部容積全体に分布している。線量計２０６は、ファントム２００の内部容積全体に一様に分布してもよい。例えば、図２Ｂでは、線量計２０６は、破線で図示された３次元グリッドのノード上に配置されている。しかし、線量計２０６は、ファントム２００の内部容積全体に一様に分布している必要はない。例えば、単位体積当たりの線量計２０６の数がより多い方が、より高い空間分解能で線量を測定することが望まれる領域（例えば、ＯＡＲ１０２と標的１０４の境界付近）で使用され、単位体積当たりの線量計２０６の数がより少ない方が、他の場所で使用されてもよい。別の例として、線量計の不均一な分布により、ファントム２００を変形させることとなってもよい。線量計２０６は、付加製造プロセス中にファントム２００内に自動的に配置されてもよいし、付加製造プロセスが完了した後にファントムに追加されてもよい。

【0037】

［０３７］
上述したファントムは、様々な品質保証試験に使用することができる。放射線治療の分野では、品質保証（ＱＡ）とは、一般的に患者が処方された放射線量を確実に受け取るための手順を指す。

【0038】

［０３８］
図３は、ファントムが使用可能な品質保証試験方法３００の一例を示す図である。ステップ３０２では、患者の関心領域（ＲＯＩ）の医用画像に基づくファントムが生成または得られる。ＲＯＩは、放射線治療によって治療される標的領域と、放射線治療が回避されるべき臓器（ＯＡＲ）を含む非標的領域とを含む。ファントムは、本明細書に記載されているような３Ｄ印刷技術または他の付加製造プロセスによって製造することができる。ファントムは、放射線治療を受ける患者の一部と同様の方法で変形可能であり、これは、放射線カウチ上で患者を位置決めまたは再位置決めすること、または、呼吸等を介して患者の他の動きまたは変形させることを含む。例示的な実施形態では、ファントムは、それに含まれるか、またはそれに分布される複数の放射線量計を含むことができる。

【0039】

［０３９］
ステップ３０４では、ファントムは、患者の標的領域または非標的領域の少なくとも一方または両方の変形をモデリングするように変形する。この変形は、患者の対応する領域の予想された、予測された、または測定された変形に類似するようにファントムを圧縮、伸張、捻じ曲げ、またはその他の方法で変形させるように、ファントムに物理的な力を加えることを含む。例示的な実施形態では、ファントムは、外部刺激に曝されたときに形状の変化を示す「スマート」材料を含むことができ、この場合、ファントムを変形させることは、外部刺激をスマート材料に与えることである。

【0040】

［０４０］
ステップ３０６では、所定の放射線量に幾何学的変換を適用するようにして、歪んだ放射線量を計算する。所定の放射線量は、患者のＲＯＩに送達される放射線の意図した空間的分布を定義する。所定の放射線量は、スウェーデンのエレクタＡＢ社から入手可能なモナコ治療計画システム（ＴＰＳ）のモンテカルロ線量計算技術を使用して作成されるように、患者に対する治療計画の一部として含めることができる。所定の放射線量の放射線の意図した空間分布を幾何学的に変換する。

【0041】

［０４１］
例示的な実施例では、幾何学的変換は、（１）ファントムを変形させる前に、ファントムの画像を取得すること；（２）変形したファントムの画像を取得すること；（３）変形していないファントムの画像と変形したファントムの画像とに基づいて幾何学的変換を計算することにより生成することができる、変形行列を適用することを任意に含む。

【0042】

［０４２］
例えば、変形していないファントムの画像および変形したファントムの画像はそれぞれ複数のボクセルを含み、幾何学的変換を計算することは、ファントムの画像内の各ボクセルを変形したファントムの画像内の対応するボクセルにマッピングする変形ベクトル場行列を計算するための変形可能な画像レジストレーションを実行することを含む。

【0043】

［０４３］
ステップ３０８では、歪んだ放射線量を送達するために放射線治療装置を構成するための放射線治療計画は、歪んだ放射線量を生成するために適用されるモンテカルロ線量計算技術を使用すること、例えば、スウェーデンのエレクタＡＢ社から入手可能なモナコ治療計画システム（ＴＰＳ）を使用するようにして生成する。

【0044】

［０４４］
ステップ３１０では、放射線治療計画に従って放射線治療装置を操作して放射線が変形ファントムに照射された場合のように、変形ファントムが受ける放射線量分布の測定値を獲得する。このような測定は、変形したファントム内に含まれているか、または分布している複数の線量計を用いて得ることができる。

【0045】

［０４５］
ステップ３１２では、測定された放射線量分布を所定の放射線量と比較することにより、放射線治療計画を検証する。これは、測定された放射線量分布と所定の放射線量分布との間の類似度または差のメトリックを計算し、測定された放射線量分布と所定の放射線量分布との間の類似度が所定の類似充足値を超えた場合、または測定された放射線量分布と所定の放射線量分布との間の差が所定の差充足値未満である場合に、治療計画を肯定することを含む。１つまたはそれ以上の測定基準は、追加的または代替的に、例えば、１つまたはそれ以上のリスク臓器（ＯＡＲ）の集約的または他の放射線被曝が最大許容値を超えた場合に、放射線治療計画を検証するために使用することができる。

【0046】

［０４６］
異なる変形がステップ３０４で変形可能なファントムに適用される場合には、ステップ３０４からステップ３１２が、任意に繰り返される。ステップ３０４で適用される異なる変形を用いてステップ３１２で検証することにより、ステップ３１４では、放射線治療計画が有効である標的領域または非標的領域の少なくとも１つの最大許容変形を決定する。例えば、再帰的に増加する一連の変形をステップ３０４で増加させる場合、変形が所定の値を超えて増加すると、測定された放射線量と所定の放射線量との間の類似度メトリックは、最終的に所定の許容可能な類似度限界を下回ることができ、または差分メトリックは、再帰的に増加する一連の変形の中の前の（許容可能な）変形を最大許容可能な変形として宣言することができるように、最終的に所定の許容可能な差分限界を超えることができる。

【0047】

［０４７］
図４は、線量マッピングアルゴリズムを検証する方法４００の一例を示す。ステップ４０２では、画像処理回路が、撮像モダリティを用いて得られたボクセルデータを含む医用画像データベースにアクセスするようにして、患者のＲＯＩを表す第１の医用画像にアクセスする。ステップ４０４では、第２の医用画像を生成するために第１の医用画像に第１の変形ベクトル場を適用するようにして、第１の医用画像を用いて第２の医用画像を生成する。ステップ４０５Ａでは、第１の医用画像にしたがって、第１のファントムが得られ、提供され、または生成される（例えば、３Ｄ印刷技術または他の付加製造プロセスを使用することを含む）。ステップ４０５Ｂでは、（変形された）第２の医用画像にしたがって、（変形された）第２のファントムが得られ、提供され、または生成される（例えば、３Ｄ印刷技術または他の付加製造プロセスを使用することを含む）。ステップ４０６では、少なくとも１つのファントムによって受信された放射線量分布を、例えば、放射線治療装置を操作することによってファントムに送達された放射線に応答して、例えば、放射線治療計画に従って測定する。一実施例では、少なくとも１つのファントムは、第１のファントムおよび第２のファントムを含む。例示的な実施形態では、少なくとも１つのファントムは、３Ｄ印刷技術または他の付加的プロセスを使用して製造することができ、例えば、複数の線量計が含まれる、またはそれに分布されるようにして製造することができる。ステップ４０８では、画像処理回路は、検証されるべき線量歪みまたはマッピング技術を使用して、測定された放射線量分布に第１の変形ベクトル場を適用することにより、例えば、歪んだ放射線量を計算するために使用される。ステップ４１０では、検証されるべき線量歪みまたはマッピング技術の精度または他の属性は、計算された線量分布を、同じファントム上で測定された放射線量分布と比較することによって検証される。これは、ボクセルごとのまたは集合的な複合類似度または差分メトリックを計算し、類似度または差分メトリックを対応する閾値と比較して、メトリックが許容可能な範囲内に収まるかどうかを判断して、線量歪みまたはマッピング技術の精度を検証することを含む。追加的または代替的に、ボクセルごとの検証と複合体の検証の組み合わせを使用することができ、例えば、任意のボクセルの差または誤差のメトリックが対応する第１の許容範囲から外れた場合、または複合体の差または誤差のメトリックが対応する第２の許容範囲から外れた場合、線量歪みまたはマッピング技術は無効であると宣言することができる。さらに、追加的または代替的に、より複雑な検証規則のセットを適用することができ、例えば、歪んだ放射線量分布が測定または計算されている異なる密度領域に対して、統計的メトリックを異なるように計算することができる。このような濃度情報は、例えば、医用画像データから取得することができる。

【0048】

［０４８］
図５は、線量歪みおよび変形可能な画像レジストレーションの累積精度を任意に検証するさらなる方法５００の一例を示す。ステップ４０２からステップ４１０は、図４により上述したように実行する。

【0049】

［０４９］
ステップ５１２では、任意に、第１の医用画像および第２の医用画像上で変形可能な画像レジストレーションを実行することによって、第２の変形ベクトル場を生成する。これは、第１の医用画像内の個別のボクセル（例えば、個別のボクセルのそれぞれ）を第２の医用画像内の対応するボクセルにマッピングすることを含む。

【0050】

［０５０］
ステップ５１４では、任意に、歪んだ放射線量分布は、例えば、ステップ４１０で生成された第２の変形ベクトル場を適用することによって計算される。

【0051】

［０５１］
ステップ５１６では、任意に、第２の変形ベクトル場を生成するために使用される第１の医用画像および第２の医用画像の変形可能な画像レジストレーションと、ステップ４１４で計算された歪んだ放射線量分布の累積精度の検証を行う。この検証では、ステップ４０６での測定された放射線量分布を、変形可能な画像レジストレーションに基づく第２の変形ベクトル場を用いてステップ４１４で計算された歪んだ放射線量と比較することができる。本明細書で他の場所で説明されるように、この検証は、ボクセルごとのまたはそれらの間の集約複合類似度または差分メトリックを計算し、類似度または差分メトリックを対応する閾値と比較して、メトリックが線量歪みまたはマッピング技術の精度を検証するために許容可能な範囲内に収まるかどうかを決定することを含む。ボクセルごとの検証と複合体の検証の組み合わせは、追加的または代替的に使用することができ、例えば、任意のボクセルの差または誤差のメトリックが対応する第１の許容範囲から外れた場合、または複合体の差または誤差のメトリックが対応する第２の許容範囲から外れた場合、線量歪みまたはマッピング技術は無効であると宣言することができる。さらに、追加的または代替的に、より複雑な検証規則のセットを適用することができ、例えば、歪んだ放射線量分布が測定または計算されている異なる密度領域に対して、統計的メトリックを異なるように計算することができる。このような濃度情報は、例えば、医用画像データから取得することができる。

【0052】

［０５２］
図６は、本明細書で説明される方法の１つまたはそれ以上を実施することができる装置またはマシン１０００の実施形態のブロック図を一実施例として示す。本明細書に記載された画像処理回路の１つまたはそれ以上のアイテムは、マシン１０００によって実装される。マシン１０００は、スタンドアロンデバイスとして動作することができ、または他のマシンに接続されても（例えば、ネットワーク化されても）よい。１つまたはそれ以上の実施形態において、画像処理回路は、マシン１０００の１つまたはそれ以上のアイテムを含むことができる。ネットワーク化された配置では、マシン１０００は、サーバー、またはサーバークライアントネットワーク環境のサーバーのクライアントマシンの容量で、またはピアツーピア（または分散）ネットワーク環境のピアマシンとして動作する。マシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、ネットワークルーター、スイッチまたはブリッジ、またはそのマシンが実行するアクションを指定する命令（シーケンシャルまたはそれ以外）を実行できるマシンであることができる。さらに、単一のマシンのみが示されているが、「マシン」という用語は、本明細書で説明する方法論の１つまたは複数を実行する命令のセット（または複数のセット）を個別または共同で実行するマシンの集合も含むものとする。

【0053】

［０５３］
例示的なマシン１０００は、バス１００８を介して互いに接続されているプロセッシング回路１００２（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路、１つまたはそれ以上のトランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、論理ゲート、マルチプレクサ、バッファ、変調器、復調器、無線装置（例えば、送信または受信無線装置またはトランシーバのような回路）、センサ１０２１（例えば、エネルギー（光、熱、電気、機械、またはその他のエネルギー）のあるフォームを他のフォームに変換するトランスデューサーなど、またはそれらの組み合わせ）、メインメモリ１００４、およびスタティックメモリを含み得る。記載された方法に関連するまたはデータム（datum）又はデータ（data）は、そのようなメモリに格納され、またはそのようなメモリから取り出され、本明細書に記載された方法を実行するために必要に応じて初期化又は更新され得る。マシン１０００（例えば、コンピュータシステム）は、ビデオディスプレイユニット１０１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または陰極線管（ＣＲＴ））をさらに含み得る。マシン１０００は、英数字入力装置１０１２（例えば、キーボード）、ユーザインターフェース（ＵＩ）ナビゲーション装置１０１４（例えば、マウス）、ディスクドライブまたは大容量記憶装置１０１６、信号生成装置１０１８（例えば、スピーカー）およびネットワークインターフェース装置１０２０も含み得る。

【0054】

［０５４］
ディスクドライブユニット１０１６は、本明細書で説明される方法または機能のうちのいずれか１つまたはそれ以上によって具現化または利用される命令およびデータ構造（例えば、ソフトウェア）１０２４の１つまたはそれ以上のセットが記憶される機械可読媒体１０２２を含み得る。命令１０２４は、また、マシン１０００、メインメモリ１００４およびプロセッサ１００２による実行中に、完全にまたは少なくとも部分的に、メインメモリ１００４および／またはプロセッサ１００２内に常駐し、機械可読媒体を構成することができる。

【0055】

［０５５］
図示されたマシン１０００は、出力コントローラ１０２８を含み得る。出力コントローラ１０２８は、マシン１０００への、またはマシン１０００からのデータフローを管理する。出力コントローラ１０２８はデバイスコントローラと呼ばれ、出力コントローラ１０２８と直接相互に作用するソフトウェアはデバイスドライバと呼ばれる。

【0056】

［０５６］
機械可読媒体１０２２は、例示的な実施形態では単一の媒体であるように示されているが、用語「機械可読媒体」は、１つまたはそれ以上の命令またはデータ構造を格納する、単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバー）を含み得る。「機械可読媒体」という用語は、機械による実行のための命令を格納、符号化、または搬送することができ、機械に本発明の方法論の１つまたはそれ以上を実行させることができ、またはそのような命令によって利用される、または関連するデータ構造を保存、エンコード、または実行することができる、いかなる有形媒体も含むものとする。したがって、「機械可読媒体」という用語は、ソリッドステートメモリ、光学および磁気媒体を含むと解されるが、これらに限定されない。機械可読媒体の特定の例は、半導体メモリデバイスを含む不揮発性メモリ、たとえば、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュメモリデバイス、内蔵ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスク。光磁気ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む。

【0057】

［０５７］
命令１０２４は、さらに、伝送媒体を使用して通信ネットワーク１０２６を介して送信または受信され得る。命令１０２４は、ネットワークインターフェース装置１０２０や、いくつかの周知の転送プロトコル（例えば、ＨＴＴＰ）のうちのいずれか１つを使用して送信され得る。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネット、携帯電話ネットワーク、プレインオールドテレフォン（ＰＯＴＳ）ネットワーク、および無線データネットワーク（例えば、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘネットワークなど）が含まれる。「伝送媒体」という用語は、機械による実行のための命令を保存、エンコード、または実行できる無形媒体を含み、そのようなソフトウェアの通信を促進するためのデジタルまたはアナログ通信信号または他の無形媒体を含むものとする。

【0058】

［０５８］
図７は、患者、患者の一部、または、患者または患者の一部を表す標的物体を含む「ファントム」に放射線療法を提供するための例示的な放射線治療システム７１００を示す。放射線治療システム７１００は、画像処理装置７１１２を含む。画像処理装置７１１２は、ネットワーク７１２０に接続され得る。ネットワーク７１２０は、インターネット７１２２に接続され得る。ネットワーク７１２０は、画像処理装置７１１２を、データベース７１２４、病院データベース７１２６、腫瘍学情報システム（ＯＩＳ）７１２８、放射線治療装置７１３０、画像取得装置７１３２、表示装置７１３４、ユーザインターフェース７１３６のうちの１つまたはそれ以上のものに接続することができる。画像処理装置７１１２は、放射線治療装置７１３０によって使用される放射線療法治療計画７１４２を生成するように構成することができる。

【0059】

［０５９］
画像処理装置７１１２は、メモリ装置７１１６、プロセッサ７１１４、および通信インターフェース７１１８を含むことができる。メモリ装置７１１６は、オペレーティングシステム７１４３、放射線療法治療計画７１４２（例えば、オリジナルの治療計画、適合された治療計画など）、ソフトウェアプログラム７１４４（例えば、人工知能、ディープラーニング、ニューラルネットワーク、放射線治療計画ソフトウェア）、およびプロセッサ７１１４によって実行される他の任意のコンピュータ実行可能命令のような、コンピュータ実行可能命令を格納することができる。一実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、疑似ＣＴ画像のような合成画像を生成することによって、１つのフォーマット（例えば、ＭＲＩ）の医用画像を別のフォーマット（例えば、ＣＴ）に変換することができる。例えば、ソフトウェアプログラム７１４４は、あるモダリティ（例えば、ＭＲＩ画像）の医用画像７１４６を異なるモダリティの合成画像（例えば、疑似ＣＴ画像）に変換するための予測モデルを訓練する画像処理プログラムを含むことができ、あるいは、訓練された予測モデルは、ＣＴ画像をＭＲＩ画像に変換することができる。別の実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、対応する画像ボクセルおよび線量ボクセルがネットワークによって適切に関連付けられるように、患者画像（例えば、ＣＴ画像またはＭＲ画像）をその患者の線量分布（画像としても表される）にレジストレーションすることができる。さらに別の実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、画像情報のいくつかの態様を強調する画像の署名付き距離関数または処理されたバージョンのような患者画像の関数を代替してもよい。そのような関数は、ボクセルテクスチャのエッジや違い、またはニューラルネットワークの学習に役立つその他の構造的側面を強調する。別の実施形態では、ソフトウェアプログラム７１４４は、線量情報のいくつかの側面を強調する線量分布の関数を代替してもよい。そのような関数は、標的の周りの急勾配、またはニューラルネットワークの学習に役立つその他の構造的側面を強調する。メモリ装置７１１６は、医用画像７１４６、患者データ７１４５、および放射線療法治療計画７１４２を作成および実施するために必要な他のデータを含むデータを格納することができる。

【0060】

［０６０］
ソフトウェアプログラム７１４４を格納するメモリ７１１６に加えて、ソフトウェアプログラム７１４４は、ハードドライブ、コンピュータディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＨＤ、ブルーレイＤＶＤ、ＵＳＢフラッシュドライブ、ＳＤカード、メモリスティック、またはその他の適切なメディアのようなリムーバブルコンピュータ媒体に格納することができ、画像処理装置７１１２にダウンロードされたときソフトウェアプログラム７１４４は、画像プロセッサ７１７１４によって実行することができる。

【0061】

［０６１］
プロセッサ７１１４は、メモリ装置７１１６に通信可能に結合されることができ、プロセッサ７１１４は、そこに格納されたコンピュータ実行可能命令を実行するように構成することができる。プロセッサ７１１４は、医用画像７１４６をメモリ７１１６に送信または受信することができる。例えば、プロセッサ７１１４は、通信インターフェース７１１８およびネットワーク７１２０を介して画像取得装置７１３２から医用画像７１４６を受信して、メモリ７１１６に格納することができる。プロセッサ７１１４は、また、メモリ７１１６に格納された医用画像７１４６を、通信インターフェース７１１８を介して、ネットワーク７１２０に送信し、データベース７１２４または病院データベース７１２６のいずれかに格納される。

【0062】

［０６２］
さらに、プロセッサ７１１４は、医用画像７１４６および患者データ７１４５と共にソフトウェアプログラム７１４４（例えば、治療計画ソフトウェア）を利用して、放射線療法治療計画４２を作成することができる。医用画像７１４６は、患者の解剖学的領域、器官、または関心セグメンテーションデータのボリュームに関連する画像データのような情報を含むことができる。患者データ７１４５は、（１）機能臓器モデリングデータ（例えば、直列対並列臓器、適切な用量反応モデルなど）、（２）放射線量データ（例えば、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）情報）、または（３）患者および治療コースに関する他の臨床情報（例えば、他の手術、化学療法、以前の放射線療法など）のような情報を含むことができる。

【0063】

［０６３］
さらに、プロセッサ７１１４は、ソフトウェアプログラムを利用して、例えば、ニューラルネットワークモデルによって使用される更新されたパラメータなどの中間データを生成することができ、または、中間の２Ｄまたは３Ｄ画像を生成することができ、その後、それらはメモリ７１１６に記憶される。その後、プロセッサ７１１４は、実行可能な放射線療法治療計画７１４２を、通信インターフェース７１１８とネットワーク７１２０を介して、放射線治療装置３０に送信することができ、そこで放射線療法計画は、放射線で患者を治療するために使用される。さらに、プロセッサ７１１４は、ソフトウェアプログラム７１４４を実行して、画像変換、画像セグメンテーション、ディープラーニング、ニューラルネットワーク、および人工知能のような機能を実装することができる。例えば、プロセッサ７１１４は、医用画像を訓練または輪郭化するソフトウェアプログラム７１４４を実行することができ、そのようなソフトウェア７１４４は、実行されると、境界検出器を訓練し、形状辞書を利用することができる。

【0064】

［０６４］
プロセッサ７１１４は、例えば、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ：Graphics Processing Unit）、および／またはアクセラレーテッド・プロセッシング・ユニット（ＡＰＵ：Accelerated Processing Unit）のような１つまたはそれ以上の汎用処理装置を含む処理装置であってもよい。詳細には、いくつかの実施形態では、プロセッサ７１１４は、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ：complex instruction set computing）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ：reduced instruction set computing）マイクロプロセッサ、超長命令ワード（ＶＬＩＷ：very long instruction Word）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってもよい。プロセッサ７１１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、システムオンチップ（ＳｏＣ：System on a Chip）、またはその他の適切なプロセッサのような１つまたはそれ以上の専用処理装置によって実装されることができる。当業者に理解されるように、いくつかの実施形態では、プロセッサ７１１４は、汎用プロセッサではなく、専用プロセッサであってもよい。プロセッサ７１１４は、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｃｏｒｅ（登録商標）、Ｘｅｏｎ（登録商標）、またはＩｔａｎｉｕｍ（登録商標）ファミリー、ＡＭＤ（登録商標）によって製造されたＴｕｒｉｏｎ（登録商標）、Ａｔｈｌｏｎ（登録商標）、Ｓｅｍｐｒｏｎ（登録商標）、Ｏｐｔｅｒｏｎ（登録商標）、ＦＸ（登録商標）、Ｐｈｅｎｏｎ（登録商標）ファミリー、Ｓｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓによって製造された様々なプロセッサのいずれか、または他の適切なプロセッサのような、１つまたはそれ以上の既知の処理装置を含み得る。プロセッサ７１１４は、また、Ｎｖｉｄｉａ（登録商標）によって製造されたＧｅＦｏｒｃｅ（登録商標）、Ｑｕａｄｒｏ（登録商標）、Ｔｅｓｌａ（登録商標）ファミリー、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＧＭＡ、Ｉｒｉｓ（登録商標）ファミリー、またはＡＭＤ（登録商標）によって製造されたＲａｄｅｏｎ（登録商標）ファミリーのような、グラフィック処理ユニットを含み得る。プロセッサ７１１４は、また、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＸｅｏｎ Ｐｈｉ（登録商標）ファミリーのような、加速処理装置を含み得る。開示された実施形態は、いかなるタイプのプロセッサに限定されるものではなく、大量の撮像データを識別、分析、維持、生成、および／または提供するというコンピューティング命令を満たすように構成されている。さらに、「プロセッサ」という用語は、複数のプロセッサ、例えばマルチコア設計またはそれぞれがマルチコア設計を有する複数のプロセッサを含むことができる。プロセッサ７１１４は、本開示の例示的な実施形態による様々な動作、プロセス、および方法を実行するために、例えば、メモリ７１１６に格納されたコンピュータプログラム命令のシーケンスを実行するように構成され得る。

【0065】

［０６５］
メモリ装置７１１６は、医用画像７１４６を格納することができる。いくつかの実施形態では、医用画像７１４６は、１つまたはそれ以上のＭＲＩ画像（例えば、２ＤＭＲＩ、３ＤＭＲＩ、２ＤストリーミングＭＲＩ、４ＤＭＲＩ、４Ｄ容積測定ＭＲＩ、４ＤシネＭＲＩ、など）、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩ、拡散ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像（例えば、２ＤＣＴ、コーンビームＣＴ、３ＤＣＴ、４ＤＣＴ）、超音波画像（例えば、２Ｄ超音波、３Ｄ超音波、４Ｄ超音波）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、Ｘ線画像、Ｘ線透視画像、放射線治療ポータル画像、単一光放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像、コンピュータ生成合成画像（例えば、疑似ＣＴ画像）など、を含み得る。さらに、医用画像７１４６は、また、医用画像データ、例えば、トレーニング画像、およびグラウンドトゥルース画像、等高線画像、および線量画像を含み得る。一実施形態では、医用画像７１４６は、画像取得装置７１３２から受け取ることができる。したがって、画像取得装置７１３２は、ＭＲＩ撮像装置、ＣＴ撮像装置、ＰＥＴ撮像装置、超音波撮像装置、蛍光透視装置、ＳＰＥＣＴ撮像装置、統合線形加速器およびＭＲＩ撮像装置、または、患者の医用画像を取得するための他の医療撮像装置を含み得る。医用画像７１４６は、画像処理装置７１１２が、開示された実施形態による動作を実行するために使用することができる任意のタイプのデータまたは任意のタイプのフォーマットで受け取られ、格納され得る。メモリ装置７１１６は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）のようなダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、スタティックメモリ（例えば、フラッシュメモリ、フラッシュディスク、スタティックランダムアクセスメモリ）、および、キャッシュ、レジスタ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、またはその他の光学式ストレージ、カセットテープ、その他の磁気記憶装置のようなその他のタイプのランダムアクセスメモリ、のような非一時的なコンピュータ可読媒体、または、画像、データ、または、プロセッサ７１１４、または任意の他のタイプのコンピュータ装置によりアクセスすることができる（例えば、任意のフォーマットで格納される）コンピュータ実行可能命令を含む情報を格納するために使用できる他の任意の非一時的媒体であり得る。コンピュータプログラム命令は、プロセッサ７１１４によってアクセスされ、ＲＯＭまたは他の任意の適切なメモリ位置から読み取られ、プロセッサ７１１４による実行のためにＲＡＭにロードされ得る。例えば、メモリ７１１６は、１つまたはそれ以上のソフトウェアアプリケーションを格納することができる。メモリ７１１６に格納されたソフトウェアアプリケーションは、例えば、一般的なコンピュータシステムのためのオペレーティングシステム７１４３およびソフトウェア制御装置を含み得る。さらに、メモリ７１１６は、プロセッサ７１１４によって実行可能なソフトウェアアプリケーション全体またはソフトウェアアプリケーションの一部のみを格納することができる。例えば、メモリ装置７１１６は、１つまたはそれ以上の放射線療法治療計画７１４２を格納することができる。

【0066】

［０６６］
画像処理装置７１１２は、プロセッサ７１１４およびメモリ７１１６に通信可能に結合された通信インターフェース７１１８を介してネットワーク７１２０と通信することができる。通信インターフェース７１１８は、画像処理装置７１１２と放射線治療システム７１００の構成要素との間の通信接続を提供する（例えば、外部装置とのデータの交換を可能にする）ことができる。例えば、通信インターフェース７１１８は、いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース７１３６に接続するための適切なインターフェース回路を有することができ、それは、ユーザが放射線治療システム７１００に情報を入力することができる、ハードウェアキーボード、キーパッド、またはタッチスクリーンとすることができる。

【0067】

［０６７］
通信インターフェース７１１８は、例えば、ネットワークアダプタ、ケーブルコネクタ、シリアルコネクタ、ＵＳＢコネクタ、パラレルコネクタ、高速データ伝送アダプタ（例えば、ファイバ、ＵＳＢ３．０、サンダーボルト、など）、無線ネットワークアダプタ（例えば、ＷｉＦｉアダプタのような）、電気通信アダプタ（例えば、３Ｇ、４Ｇ／ＬＴＥ、など）などを含み得る。通信インターフェース７１１８は、画像処理装置７１１２が、ネットワーク７１２０を介して遠隔配置された構成要素のような、他の機械および装置と通信することを可能にする１つまたはそれ以上のデジタルおよび／またはアナログ通信装置を含み得る。

【0068】

［０６８］
ネットワーク７１２０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ネットワーク、クラウドコンピューティング環境（例えば、サービスとしてのソフトウェア、サービスとしてのプラットフォーム、サービスとしてのインフラストラクチャ、など）、クライアントサーバー、広域ネットワーク（ＷＡＮ）など機能を提供することができる。例えば、ネットワーク７１２０は、他のシステムＳ１（７１３８）、Ｓ２（７１４０）、およびＳ３（７１４１）を含むＬＡＮまたはＷＡＮとすることができる。システムＳ１、Ｓ２、およびＳ３は、画像処理装置７１１２と同一であってもよく、または異なるシステムであってもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク７１２０内の１つまたはそれ以上のシステムは、本明細書で説明される実施形態を協調的に実行する分散コンピューティング／シミュレーション環境を形成することができる。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のシステムＳ１、Ｓ２、およびＳ３は、ＣＴ画像（例えば、医用画像４６）を取得するＣＴスキャナを含むことができる。さらに、ネットワーク２０をインターネット２２に接続して、インターネット上で遠隔地にあるサーバーおよびクライアントと通信することができる。

【0069】

［０６９］
したがって、ネットワーク７１２０は、画像処理装置７１１２と、ＯＩＳ７１２８、放射線治療装置７１３０、および画像取得装置７１３２のような多くの他の様々なシステムおよび装置との間のデータ伝送を可能にすることができる。さらに、ＯＩＳ７１２８および／または画像取得装置７１３２によって生成されたデータは、メモリ７１１６、データベース７１２４、および／または病院データベース７１２６に格納され得る。データは、必要に応じて、プロセッサ７１１４によりアクセスされるために、ネットワーク７１２０を介して通信インターフェース７１１８を介して送信／受信することができる。

【0070】

［０７０］
画像処理装置７１１２は、ネットワーク７１２０を介してデータベース７１２４と通信して、データベース７１２４に格納された複数の様々なタイプのデータを送受信することができる。例えば、データベース７１２４は、放射線治療装置７１３０、画像取得装置７１３２、または放射線療法に関連する他の機械に関連する情報である機械データを含み得る。マシンデータ情報は、放射線ビームサイズ、アーク配置、ビームオン／オフ時間、マシンパラメータ、セグメント、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成、ガントリ速度、ＭＲＩパルスシーケンスなどが含まれ得る。データベース７１２４は、記憶装置であり得、適切なデータベース管理ソフトウェアプログラムを備え得る。当業者は、データベース７１２４が、中央にまたは分散して配置された複数の装置を含み得ることを理解するであろう。

【0071】

［０７１］
いくつかの実施形態では、データベース２４は、プロセッサ可読記憶媒体（図示せず）を含み得る。一実施形態におけるプロセッサ可読記憶媒体は単一の媒体であり得るが、用語「プロセッサ可読記憶媒体」は、１つまたはそれ以上のコンピュータ実行可能命令またはデータのセットを格納する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバー）と解釈されるべきである。用語「プロセッサ可読記憶媒体」は、プロセッサによる実行のための命令のセットを格納または符号化することができ、かつ、プロセッサに本開示の１つまたはそれ以上の方法論のいずれかを実行させる任意の媒体を含むと解釈されるものとする。したがって、用語「プロセッサ可読記憶媒体」は、固体メモリ、光学および磁気媒体を含むがこれらに限定されないものと解釈されるべきである。例えば、プロセッサ可読記憶媒体は、１つまたはそれ以上の揮発性、非一時的、または不揮発性の有形のコンピュータ可読媒体とすることができる。

【0072】

［０７２］
画像プロセッサ７１１４は、データベース７１２４と通信して、画像をメモリ７１１６に読み込むか、または画像をメモリ７１１６からデータベース７１２４に格納することができる。例えば、データベース７１２４は、データベース７１２４が画像取得装置７１３２から受信した複数の画像（例えば、３ＤＭＲＩ、４ＤＭＲＩ、２ＤＭＲＩスライス画像、ＣＴ画像、２Ｄ透視画像、Ｘ線画像、ＭＲスキャンまたはＣＴスキャンからの生データ、医学におけるデジタル画像および通信（ＤＩＭＣＯＭ）データ等）を格納するように構成されている。データベース７１２４は、ソフトウェアプログラム４４を実行するとき、または放射線療法治療計画４２を作成するときに、画像プロセッサ７１１４によって使用されるデータを格納することができる。データベース７１２４は、ネットワークによって学習されたモデルを構成するネットワークパラメータおよび結果として生じる予測データを含む、訓練されたニューラルネットワークによって生成されたデータを格納することができる。画像処理装置７１１２は、データベース７１２４、放射線治療装置７１３０（例えば、ＭＲＩ−リニアック）、および／または画像取得装置７１３２のいずれかからの画像データ７１４６（例えば、２ＤＭＲＩスライス画像、ＣＴ画像、２Ｄ蛍光透視画像、Ｘ線画像、３ＤＭＲＩ画像、４ＤＭＲＩ画像、など）を受け取り、治療計画７１４２を生成することができる。

【0073】

［０７３］
一実施形態では、放射線治療システム７１００は、患者の医用画像（例えば、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）画像、３ＤＭＲＩ、２ＤストリーミングＭＲＩ、４Ｄ容積測定ＭＲＩ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、コーンビームＣＴ、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩおよび拡散ＭＲＩ）、Ｘ線画像、透視画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、シングルフォトエミッションコンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像など）を取得できる画像取得装置７１３２を含むことができる。画像取得装置７１３２は、例えば、ＭＲＩ撮像装置、ＣＴ撮像装置、ＰＥＴ撮像装置、超音波装置、蛍光透視装置、ＳＰＥＣＴ撮像装置、または、患者の１つまたはそれ以上の医用画像を取得するための他の任意の適切な医療撮像装置であり得る。画像取得装置７１３２によって取得された画像は、撮像データおよび／または試験データのいいずれかとしてデータベース７１２４内に格納することができる。例として、画像取得装置７１３２によって取得された画像は、また、画像処理装置７１１２によって、医用画像データ７１４６としてメモリ７１１６に格納することができる。

【0074】

［０７４］
一実施形態では、例えば、画像取得装置７１３２は、単一装置として放射線治療装置７１３０と一体化してもよい（例えば、「ＭＲＩ−Ｌｉｎａｃ」とも呼ばれる線形加速器と組み合わせたＭＲＩ装置）。このようなＭＲＩ−Ｌｉｎａｃを使用して、例えば、放射線療法治療計画７１４２に従って放射線治療を正確に所定の標的に向けるように、患者の標的器官または標的腫瘍の位置を決定することができる。

【0075】

［０７５］
画像取得装置７１３２は、関心領域（例えば、標的臓器、標的腫瘍、またはその両方）についての患者の解剖学的構造の１つまたはそれ以上の画像を取得するように構成されている。各画像、典型的には２Ｄ画像またはスライスは、１つまたはそれ以上のパラメータ（例えば、２Ｄスライスの厚さ、向き、および場所、など）を含むことができる。一実施形態では、画像取得装置７１３２は、任意の向きで２Ｄスライスを取得することができる。例えば、２Ｄスライスの方向には、矢状方向、冠状方向、または軸方向が含まれる。プロセッサ７１１４は、２Ｄスライスの厚さおよび／または向きなどの１つまたはそれ以上のパラメータを調整して、標的器官および／または標的腫瘍を含めることができる。一実施形態では、２Ｄスライスは、３ＤＭＲＩボリュームなどの情報から決定することができる。そのような２Ｄスライスは、例えば、放射線治療装置７１３０を使用するとき、患者が放射線治療を受けているあいだ、「ほぼリアルタイム」で画像取得装置７１３２によって取得することができる。「ほぼリアルタイム」とは、少なくとも数ミリ秒以内にデータを取得することを意味する。

【0076】

［０７６］
画像処理装置７１１２は、１人またはそれ以上の患者のための放射線療法治療計画７１４２を生成および保存することができる。放射線療法治療計画７１４２は、各患者に適用される特定の放射線量に関する情報を提供することができる。放射線療法治療計画７１４２は、また、ビーム角、線量ヒストグラム、ボリューム情報、治療中に使用される放射線ビームの数、ビーム当たりの線量のような他の放射線療法情報を含み得る。

【0077】

［０７７］
画像プロセッサ７１１４は、スウェーデンのストックホルムにあるエレクタＡＢ社によって製造されたＭｏｎａｃｏ（登録商標）のような治療計画ソフトウェアのようなソフトウェアプログラム４４を使用することにより、放射線療法治療計画７１４２を生成することができる。放射線療法治療計画７１４２を生成するために、画像プロセッサ７１１４は、画像取得装置７１３２（例えば、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置、など）と通信して、患者の画像にアクセスし、かつ、腫瘍のような標的の輪郭を描くことができる。いくつかの実施形態において、腫瘍の周囲にある、または腫瘍のすぐ近くにある健康な組織のような１つまたはそれ以上のリスク臓器（ＯＡＲ）の描写が必要になる場合がある。したがって、ＯＡＲが標的腫瘍に近いときに、ＯＡＲのセグメンテーションが行われる。さらに、標的腫瘍がＯＡＲ（例えば、膀胱および直腸に近い前立腺）に近い場合には、ＯＡＲを腫瘍からセグメンテーションすることにより、放射線治療システム７１００は、標的内だけでなくＯＡＲ内の線量分布を調べることができる。

【0078】

［０７８］
ＯＡＲと区別して標的臓器または標的腫瘍の輪郭を描くためには、放射線治療を受けている患者のＭＲＩ画像、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、ｆＭＲＩ画像、Ｘ線画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、ＳＰＥＣＴ画像のような医用画像が、画像取得装置７１３２によって非侵襲的に取得され、身体の部分の内部構造を明らかにすることができる。医用画像からの情報に基づいて、関連する解剖学的部分の３Ｄ構造を取得することができる。さらに、治療計画プロセス中に、標的腫瘍の効率的な治療（例えば、標的腫瘍が効果的な治療のために十分な放射線量を受けるという）とＯＡＲへの低線量（例えば、ＯＡＲが可能な限り低い放射線量を受けるという）との間のバランスを達成するために、多くのパラメータが考慮される。考慮され得る他のパラメータには、標的臓器および標的腫瘍の位置、ＯＡＲの位置、ＯＡＲに対する標的の動きが含まれる。例えば、三次元構造は、ＭＲＩ又はＣＴ画像の各二次元レイヤまたはスライス内の標的の輪郭を描くまたはＯＡＲの輪郭を描くこと、および各二次元レイヤまたはスライスの輪郭を結合することにより取得することができる。輪郭は、手動で（例えば、スウェーデンのストックホルムのエレクタＡＢ社によって製造されたＭＯＮＡＣＯ（登録商標）のようなプログラムを用いて医師、線量測定士、または医療従事者によって）または自動で（例えば、スウェーデンのストックホルムのエレクタＡＢ社によって製造されたアトラスベースの自動セグメンテーションソフトウェアであるＡＢＡＳ（登録商標）を用いて）生成することができる。特定の実施形態では、標的腫瘍またはＯＡＲの３Ｄ構造は、治療計画ソフトウェアによって自動的に生成される。

【0079】

［０７９］
標的腫瘍とＯＡＲの位置を特定して輪郭を描いた後、線量測定士、医師、または医療従事者は、標的腫瘍に照射される放射線の線量と共に、腫瘍に近接したＯＡＲ（例えば、左右の耳下腺、視神経、目、水晶体、内耳、脊髄、脳幹、または他の解剖学的構造）が受ける可能性のある最大線量とを決定することができる。関連する解剖学的構造（例、標的腫瘍、ＯＡＲ）の放射線量を決定した後、逆計画法（inverse planning）として知られるプロセスを実行して、望ましい放射線量分布を達成する１つまたはそれ以上の治療計画パラメータを決定することができる。治療計画パラメータの例には、（例えば、標的ボリュームの輪郭を定める、機密構造の輪郭を描く、などの）ボリューム描写パラメータ、標的腫瘍およびＯＡＲの周囲のマージン、ビーム角選択、コリメータ設定、および／またはビームオン時間が含まれる。逆計画プロセス中、医師は、ＯＡＲが受ける可能性のある放射線量の境界を設定する線量制約パラメータを定めること（例えば、腫瘍標的への全線量と任意のＯＡＲへのゼロ線量を定めること；脊髄、脳幹、および視覚構造が、それぞれ、４５Ｇｙ以下の線量、５５Ｇｙ以下の線量、および５４Ｇｙより低い線量を受けると定めること）ができる。逆計画の結果は、メモリ７１１６またはデータベース７１２４に保存される放射線療法治療計画７１４２を構成することができる。これらの治療パラメータのいくつかは相関している可能性がある。例えば、治療計画を変更しようとして１つのパラメータ（例えば、標的腫瘍への線量を増やすなどのさまざまな目的の重み）を調整すると、少なくとも１つの他のパラメータに影響を与え、その結果、異なる治療計画が開発される可能性がある。したがって、画像処理装置７１１２は、放射線治療装置７１３０が患者に放射線療法治療を提供するために、これらのパラメータを有する調整された放射線療法治療計画４２を生成する。

【0080】

［０８０］
さらに、放射線治療システム７１００は、表示装置７１３４およびユーザインターフェース７１３６を含むことができる。表示装置７１３４は、医用画像、インターフェース情報、治療計画パラメータ（例えば、輪郭、線量、ビーム角、など）、治療計画、標的、標的の位置特定、および／または標的の追跡、または、ユーザへの適切な情報、を表示するように構成された１つまたはそれ以上の表示画面を含むことができる。ユーザインターフェース７１３６は、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、または、ユーザが放射線治療システム７１００に情報を入力することができる任意のタイプのデバイスであり得る。または、表示装置７１３４およびユーザインターフェース７１３６は、タブレットコンピュータ、例えば、アップル社製のｉＰａｄ（登録商標）、Ｌｅｎｏｖｏ社製のＴｈｉｎｋｐａｄ（登録商標）、サムソン社製のＧａｌａｘｙ（登録商標）のようなデバイスに組み込むことができる。

【0081】

［０８１］
さらに、放射線治療システム７１００のありとあらゆる構成要素は、仮想マシン（例えば、ＶＭＷａｒｅ、Ｈｙｐｅｒ−Ｖなど）として実装されてもよい。例えば、仮想マシンはハードウェアとして機能するソフトウェアであってもよい。したがって、仮想マシンは、ハードウェアとして一緒に機能する少なくとも１つまたはそれ以上の仮想プロセッサ、１つまたはそれ以上の仮想メモリ、および／または１つまたはそれ以上の仮想通信インターフェースを含むことができる。例えば、画像処理装置７１１２、ＯＩＳ７１２８、画像取得装置７１３２は、仮想マシンとして実装されてもよい。利用可能な処理能力、メモリ、および計算能力が与えられるならば、放射線治療システム７１００全体を仮想マシンとして実装することができる。

【0082】

［０８２］
図８は、Ｘ線源または線形加速器のような放射線源、カウチ８２１６、撮像検出器８２１４、および放射線治療出力８２０４を含む、例示的な放射線治療装置１５０を示す。放射線治療装置８２０２は、放射線ビーム８２０８を出射して患者に治療を提供するように構成されている。放射線治療出力８２０４は、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）のような１つまたはそれ以上の減衰器またはコリメータを含むことができる。

【0083】

［０８３］
図８において、患者は、治療カウチ８２１６により支持されて領域８２１２に配置され、放射線療法治療計画に従って放射線療法線量を受け取ることができる。放射線治療出力８２０４は、ガントリ８２０６または他の機械的支持体に載せられまたは取り付けられることができる。１つまたはそれ以上のシャーシモーター（図示せず）は、カウチ８２１６が治療領域に挿入されるとき、ガントリ８２０６と放射線治療出力８２０４をカウチ８２１６の周りで回転させることができる。一実施形態では、ガントリ８２０６は、カウチ８２１６が治療領域に挿入されるとき、カウチ８２１６の周りで連続的に回転されてもよい。別の実施形態では、カウチ８２１６が治療領域に挿入されるとき、ガントリ８２０６は所定の位置まで回転されてもよい。例えば、ガントリ８２０６は、軸（「Ａ」）を中心に治療出力８２０４を回転させるように構成することができる。カウチ８２１６と放射線治療出力８２０４の両方は、横方向（「Ｔ」）に移動可能、横方向（「Ｌ」）に移動可能、または、横軸（「Ｒ」と表示）を中心とした回転のように１つまたは複数の周りの回転のように、患者の周りの他の位置に独立して移動可能である。１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）に通信可能に接続されたコントローラは、放射線療法治療計画に従って患者を放射線ビーム８２０８の位置に、または外に適切に配置するために、カウチ８２１６の動きまたは回転を制御することができる。カウチ８２１６とガントリ８２０６の両方が複数の自由度で互いに独立して移動可能であるので、放射線ビーム８２０８が腫瘍を正確に標的とすることができるように患者を配置することができる。

【0084】

［０８４］
図８に示す座標系（軸Ａ、Ｔ、Ｌを含む）は、アイソセンタ８２１０に位置する原点を有する。アイソセンタは、放射線治療ビーム８２０８が、処方された放射線量を患者の上または内部の場所に送達するような、座標軸の原点と交差する場所として定義することができる。または、アイソセンタ８２１０は、ガントリ８２０６によって軸Ａの周りに位置決めされた放射線治療出力８２０４の様々な回転位置について、放射線治療ビーム８２０８が患者と交差する場所として定義することができる。

【0085】

［０８５］
ガントリ８２０６は、また、取り付けられた撮像検出器８２１４を有し得る。撮像検出器８２１４は、好ましくは放射線源８２０４の反対側に配置され、一実施例では、撮像検出器８２１４は、治療ビーム８２０８のフィールド内に配置することができる。

【0086】

［０８６］
撮像検出器８２１４は、ガントリ８２０６上に、好ましくは、治療ビーム８２０８との位置合わせを維持するような、放射線治療出力８２０４の反対側に取り付けることができる。ガントリ８２０６が回転すると、撮像検出器８２１４が回転軸の周りを回転する。一実施形態では、撮像検出器８２１４は、フラットパネル検出器（例えば、直接検出器またはシンチレータ検出器）とすることができる。このようにして、撮像検出器８２１４を使用して、治療ビーム８２０８を監視することができ、または、撮像検出器８２１４を使用して、ポータルイメージングなどの患者の解剖学的構造を撮像することができる。放射線治療装置８２０２の制御回路は、システム８１００内に統合されてもよいし、システムとは別個であってもよい。

【0087】

［０８７］
図示された実施形態では、カウチ８２１６、治療出力８２０４、またはガントリ８２０６のうちの１つまたは複数を自動的に配置することができ、治療出力８２０４は、特定の治療送出インスタンスの指定線量に従って治療ビーム８２０８を確立することができる。ガントリ８２０６、カウチ８２１６、または治療出力８２０４の１つまたはそれ以上の異なる向きまたは場所を使用するような放射線治療処置計画に従って、一連の治療送達を指定することができる。治療の提供は連続して行うことができるが、アイソセンタ８２１０のような患者の上または患者の内部の所望の治療軌跡で交差することができる。それにより、処方された累積線量の放射線療法を、治療部位の近くの組織への損傷が低減または回避しながら、治療部位に送達することができる。

【0088】

［０８８］
図８は、放射線治療出力を中心軸（例えば、軸「Ａ」）の周りに回転させることができる構成を含む、患者に放射線治療を提供するように構成された放射線治療装置の一実施形態の概略を示す。他の放射線療法の出力構成を使用することができる。例えば、放射線治療出力は、複数の自由度を持つロボットアームまたはマニピュレータに取り付けることができる。更に別の実施形態では、治療出力を、患者から横方向に離れた領域に位置するように固定することができ、患者を支持するプラットフォームを使用して、放射線治療アイソセンタを患者内の指定された標的位置に整列させることができる。

【0089】

［０８９］
別の実施形態では、放射線治療装置を、線形加速器と画像取得装置との組み合わせとすることができる。いくつかの実施形態では、画像取得装置は、当業者によって認識されるように、ＭＲＩ、Ｘ線、ＣＴ、ＣＢＣＴ、スパイラルＣＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、光断層撮影、蛍光イメージング、超音波イメージング、または放射線治療ポータルイメージング装置等、のような装置とすることができる。

【0090】

［０９０］
本明細書で使用されるように「その間が通信的に結合されている」とは、いずれかの結合上の実在物（entity）が、その間のアイテム（item）を介して通信しなければならず、それらの実在物（entity）は、アイテム（item）を介して通信しなければ相互に通信できないことを意味する。

【0091】

［０９１］
上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面への参照を含む。図面は、本発明を実施することができる特定の実施形態を、例示として示すものである。これらの実施形態は、本明細書では一般に「実施例」とも呼ばれる。そのような実施例は、図示または記載されたものに追加した要素を含むことができる。しかし、本願発明者らは、また、図示または記載されている要素のみが提供されている実施例を考慮している。さらに、本願発明者らは、また、特定の実施例（またはその１つまたは複数の態様）に関して、あるいは他の実施例（またはその１つまたは複数の態様）に関して示された、または説明された要素の任意の組合せまたは置換を用いる実施例を考慮している。

【0092】

［０９２］
本明細書と、参照により組み込まれた文書との間に一貫性のない用法がある場合、本明細書の用法が支配する。

【0093】

［０９３］
本明細書では、用語「ａ」または「ａｎ」は、特許文書で一般的であるように、本発明の態様の要素を導入するときに使用され、「少なくとも１つの」または「１つまたはそれ以上の」のいかなる他の例または使用法とは無関係に、１つまたはそれ以上の要素よりも１つまたはそれ以上を含む。本明細書では、用語「または（ｏｒ）」は、「ＡまたはＢ（Ａ ｏｒ Ｂ」が、そうでないと示されない限り、「Ａを含むがＢを含まない（Ａ ｂｕｔ ｎｏｔ Ｂ）」、「Ｂを含むがＡを含まない（Ｂ ｂｕｔ ｎｏｔ Ａ）」、「ＡおよびＢ（Ａ ａｎｄ Ｂ）」を含むように、非排他的であることを指すために使用される。本文書において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｉｎ ｗｈｉｃｈ（その中で）」は、それぞれの用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ（ここで）」の平易な英語の等価物として使用される。また、以下の請求項において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、オープンエンドであり、すなわち、請求項中のこのような用語の後に記載された要素に加えた要素を含むシステム、装置、成形品、組成物、製剤、またはプロセスは、依然としてその請求項の範囲内に含まれるものとみなされる。さらに、以下の請求項では、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語は、単なるラベルとして使用されており、それらの対象に数値要件を課すことを意図していない。

【0094】

［０９４］
本明細書に記載された方法の実施例は、少なくとも部分的に機械的またはコンピュータ的に実施することができる。いくつかの実施例は、上記の実施例に記載されているような方法を実行するように電子デバイスを構成するために操作可能な命令をコード化したコンピュータ読み取り可能な媒体または機械読み取り可能な媒体を含むことができる。このような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、より上位の言語コードなどのコードを含むことができる。このようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。さらに、例示的な実施形態では、コードは、実行中または他の時間帯に、１つまたはそれ以上の揮発性、非一過性、または非揮発性の有形コンピュータ可読媒体に目に見える方法で記憶することができる。これらの有形のコンピュータ可読媒体の例としては、ハードディスク、取り外し可能な磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記の説明は例示的なものであり、制限的なものではない。例えば、上述した実施例（またはその１つまたはそれ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。他の実施形態は、上記の説明を検討する際に当業者によるように使用されてもよい。要約書は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるようにするため、アメリカ合衆国特許規則第１．７２（ｂ）（37 C.F.R. §1.72(b)）に準拠して提供されている。それは、請求項の範囲や意味を解釈したり制限したりするものではないと理解した上で提出されている。また、上記の詳細な説明では、開示を簡素化するために、さまざまな機能をグループ化することがある。これは、クレームされていない開示された機能がクレームに不可欠であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴より少ない場合がある。したがって、以下の請求項は、例示または実施形態としてここに詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、それ自体が別個の実施形態として成立しており、そのような実施形態は、様々な組み合わせまたは変形で互いに結合されてもよいことが企図されている。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに決定されるべきである。

【0095】

［０９５］
本開示はまた、本明細書に記載された操作を実行するためのシステムに関する。このシステムは、必要な目的のために特別に構成されていてもよいし、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用コンピュータから構成されていてもよい。このようなコンピュータプログラムは、これらに限定されるものではないが、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気−光ディスクを含む任意のタイプのディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、または電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体などのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納することができる。

【0096】

［０９６］
本明細書に図示され説明された実施形態における操作の執行または実行の順序は、特に指定されない限り、必須ではない。すなわち、操作は、特に指定されない限り、任意の順序で実行されてもよく、本発明の実施形態は、本明細書に開示されている操作よりも追加的または少ない操作を含んでもよい。例えば、特定の操作を別の操作の前、同時または後に執行または実行することは、特許請求の範囲の範囲内であることが意図されている。

【0097】

［０９７］
本開示は、コンピュータ実行可能な命令で実施することができる。コンピュータ実行可能な命令は、１つまたはそれ以上のコンピュータ実行可能なコンポーネントまたはモジュールに編成されていてもよい。本発明の側面は、そのような構成要素またはモジュールの任意の数および組織で実施することができる。例えば、本発明の態様は、特定のコンピュータ実行可能な命令、または図示され、本明細書に記載された特定の構成要素またはモジュールに限定されない。本発明の他の実施形態では、本明細書に図示および記載されたものとは異なるコンピュータ実行可能な命令または機能性を有する構成要素を含んでもよい。

【0098】

［０９８］
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、修正および変形が可能であることは明らかであろう。特許請求の範囲から逸脱することなく、上記の構造、製品、方法において様々な変更が可能であるため、上記の説明に含まれ、添付の図面に示されているすべての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味で解釈されるものではないことが意図されている。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線治療計画を検証する方法であって、
患者の関心領域の医用画像に基づいてファントムを作成又は製造するステップであって、前記関心領域は、放射線治療によって治療される標的領域と非標的領域とを含むステップと、
前記標的領域又は前記非標的領域の少なくとも１つの変形をモデリングするために前記ファントムを変形するステップと、
前記放射線治療計画が有効である前記標的領域又は前記非標的領域の少なくとも１つの最大変形量を決定するステップと、
所定の放射線量に幾何学的変換を適用することにより、歪んだ放射線量を計算するステップであって、前記所定の放射線量は、前記関心領域に照射される放射線の空間的分布を定義するステップと、
前記歪んだ放射線量を提供するための放射線治療装置を構成するための放射線治療計画を生成するステップと、
前記放射線治療計画に従って前記放射線治療装置を操作することにより、放射線が前記変形されたファントムに照射されたときに前記変形されたファントムが受ける前記放射線量分布を測定するステップと、
前記測定された放射線量分布を前記所定の放射線量と比較することによりを含み、前記放射線治療計画を検証するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１記載の方法において、
前記ファントムは、外部刺激にさらされたときに形状の変化を示すスマート材料からなり、
前記ファントムを変形するステップは、前記スマート材料に外部刺激を加えることを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１記載の方法において、
前記方法は、
前記ファントムを変形する前に、前記ファントムの画像を取得するステップと、
前記変形したファントムの画像を取得するステップと、
前記ファントムの画像と前記変形されたファントムの画像とに基づいて前記幾何学的変換を計算するステップと
を更に有する
ことを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項３記載の方法において、
前記ファントムの画像と前記変形されたファントムの画像は、それぞれ複数のボクセルを有し、
前記幾何学的変換を計算するステップは、変形可能な画像レジストレーションを実行して、前記ファントムの画像内の各ボクセルを前記変形されたファントムの画像内の対応するボクセルにマッピングする変形ベクトル場を計算することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項１記載の方法において、
前記ファントムは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項１記載の方法において、
前記ファントムを製造するステップは、前記ファントム内に複数の線量計を配置することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項7】

線量歪み又は他の線量マッピング技術を検証する方法であって、
患者の関心領域を表す第１の医用画像にアクセスするステップと、
前記第１の医用画像に第１の変形ベクトル場を適用することにより、第２の医用画像を生成するステップと、
前記第１の医用画像及び前記第２の医用画像にそれぞれ対応する第１のファントム及び第２のファントムを生成、取得、又は提供するステップと、
前記放射線治療装置を操作することにより、前記第１のファントム及び第２のファントムにそれぞれ放射線が照射されたとき、前記第１のファントム及び前記第２のファントムにより受けた対応する放射線量分布を測定するステップと、
前記第１の医用画像内の各ボクセルを前記第２の医用画像内の対応するボクセルにマッピングする前記第１の医用画像及び前記第２の医用画像への変形可能な画像レジストレーションを行い、そして、前記第２の変形ベクトル場を適用することにより歪んだ放射線量を計算することにより、第２の変形ベクトル場を生成するステップと、
検証されるべき線量歪み又は他の線量マッピング技術を用いて、前記第１のファントムを用いて測定された第１の放射線量分布に前記第１の変形ベクトル場を適用することによりを含み、歪んだ放射線量を計算するステップと、
前記計算された歪んだ線量を、前記第２のファントムを用いて測定された第２の放射線量分布と比較することにより、前記線量の歪み又はマッピング技術の精度を検証するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項8】

請求項７記載の方法において、
前記第１のファントム及び前記第２のファントムの少なくとも１つは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とする方法。

【請求項9】

請求項７記載の方法において、
前記第１のファントム及び前記第２のファントムの少なくとも１つを製造するステップは、前記第１のファントム及び前記第２のファントム内に複数の線量計を配置することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項10】

請求項７記載の方法において、
前記線量歪み及び前記変形可能な画像レジストレーションの累積精度を検証するステップを有する
ことを特徴とする方法。

【請求項11】

放射線治療セッションを検証する方法であって、
患者の関心領域の医用画像に基づいてファントムを製造するステップであって、前記医用画像は、放射線治療計画に従って放射線治療装置を操作することにより、放射線が前記患者に照射される放射線治療セッションの前に取得されたものであるステップと、
前記放射線治療計画が有効である前記標的領域又は前記非標的領域の少なくとも１つの最大変形量を決定するステップと、
前記放射線治療計画に従って前記放射線治療装置を操作することにより、放射線がファントムに照射されたときに前記ファントによる受ける前記放射線量分布を測定するステップと、
前記測定された放射線量分布を前記放射線治療セッション中に取得された線量測定値と比較することによりを含み、前記放射線治療セッションを検証するステップと
を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項12】

請求項１１記載の方法において、
前記ファントムは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とする方法。

【請求項13】

請求項１１記載の方法において、
前記ファントムを製造するステップは、前記ファントム内に複数の線量計を配置することを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項14】

放射線治療の品質保証に用いるためのファントムであって、
前記ファントムは、
患者の標的領域を表す第１の部分と、
前記患者の非標的領域を表す第２の部分と
を有し、
前記第１の部分又は前記第２の部分の少なくとも１つは、湿度、温度、光、電場、又は磁場の少なくとも１つに基づく外部刺激に曝されたときに形状の変化を示すスマート材料からなる
ことを特徴とするファントム。

【請求項15】

請求項１４記載のファントムにおいて、
前記ファントムは、付加製造プロセスにより製造される
ことを特徴とするファントム。

【請求項16】

請求項１４記載のファントムにおいて、
前記ファントムは、前記患者の関心領域の医用画像に基づいて、付加製造プロセスにより製造され、前記関心領域は、前記標的領域及び前記非標的領域を含み、前記ファントムの前記第１の部分及び前記第２の部分は、それぞれが、前記医用画像における前記標的領域及び前記非標的領域の形状によりそれぞれ定義されるそれぞれの形状を有する
ことを特徴とするファントム。

【請求項17】

請求項１４記載のファントムにおいて、
前記ファントムは、前記ファントム内に配置された複数の線量計を有する
ことを特徴とするファントム。

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図5】

【国際調査報告】